地震工程学在桥梁抗震设计中的应用研究

在我国目前的桥梁抗震设计和分析中,主要研究的是各种类型桥梁的地震反应分析方法、设计方法、抗震构造措施等,对地震工程学方面的理论研究甚少,从而导致地震学与结构抗震两者之间缺乏联系,脱离了地震谈抗震.近年来,随着基于性能的地震工程学和抗震设计理论的出现以及不断发展,地震学的重要性日益凸显,因此必须将地震学与结构抗震有机联系起来.     

钢筋混凝土弹塑性抗震结构的机构控制理论

鉴于一般钢筋混凝土结构弹塑性分析及现行结构抗震理论对于结构破坏状态及材料性能的臆定性,处置地震及结构地震反应的经验性,因而引致结构的不可靠性。本文提出一新理论,定名为“钢筋混凝土弹塑性抗震结构的机构控制理论”。其主要特点不是侧重寻找不可预测的地震及结构地震反应,而是采取某些结构措施和设计手段,将结构控制为最佳耗能机构以吸收和耗散地震能量。提出机构控制概念、原则及控制机构方法,并建议一个从根本上改善R.C.结构延性的有效措施——人工塑性铰。文末给出R.C.框架及剪力墙的部分试验研究成果以验证作者理论的可行性。     

基于性能的钢筋混凝土框架校舍抗震鉴定方法及应用

基于性能抗震设计可使所设计的结构能将各种可能遇到的地震作用下的反应和损伤状态控制在设计预期要求的范围内.将基于性能抗震设计的理论引入抗震鉴定工作中,提出基于性能的抗震鉴定方法,选取结构的层间位移角和塑性铰转角作为评估指标,制定结构的性能目标.对一框架校舍采用弹塑性时程分析方法,进行抗震鉴定.结果表明,相比两级鉴定方法,该方法可以更全面反映结构在地震中的性能表现,全面评价结构的抗震性能,其鉴定结果更接近真实情况.     

钢筋混凝土框架结构的抗震延性设计要求

在我国现在的多高层建筑中,钢筋混凝土结构应用最普遍,其中钢筋混凝土框架结构是最常用的结构形式.结构抗震的本质就是延性,提高延性可以增加结构抗震潜力,增强结构抗倒塌能力.为了利用结构的弹塑性变形能力耗散地震能量,减轻地震作用下结构的反应,应将钢筋混凝土框架结构设计成延性框架结构.文章主要阐述了钢筋混凝土框架结构的耗能机理和抗震延性设计的方法.     

某钢筋混凝土仿古建筑结构抗震性能研究

以河南省许昌市某钢筋混凝土仿古建筑为研究对象,在考虑由木结构半刚性节点转化为钢筋混凝土刚性节点的基础上,采用ABAQUS软件建立空间有限元模型,通过对有限元模型进行模态分析和地震反应时程分析,并对柱脚刚接以及半刚性连接时的自振周期进行对比,对其在地震荷载作用下的承载能力及变形能力进行研究.研究结果表明:该结构柱脚的半刚性连接能够减小传递到上部结构的水平地震作用,具有良好的抗震性能,为今后的仿古建筑工程及古建筑修缮工程提供相应的理论参考.     

钢筋混凝土结构的非线性地震可靠性分析

对钢筋混凝土结构的非线性地震可靠性进行了分析研究。在合理选择地震地面运动模型和结构分析模型的基础上，对结构进行了随机地震反应分析，并获得了结构随机反应的统计量。进而采用双参数的结构破坏模型，以结构可靠性理论为依据，推导出了计算结构地震破坏概率的一般表达式。由于在推导结构的地震破坏概率时是从一般情况出发的，该方法同样适用于其他类型的工程结构，通过对一座按8度要求设计的钢筋混凝土框架结构的地震可靠性分析，表明该方法具有合理性。提出的方法可用于抗震设防标准的制定和震害预测。     

钢-混凝土组合框架-RC核心筒结构弹塑性地震反应分析

外部为钢-混凝土组合框架,内部为钢筋混凝土核心筒的组合框架-核心简结构体系近年来在中国高层建筑结构中得到了广泛的应用,但是目前对其抗震性能研究较少.对钢-混凝土组合框架-RC核心筒结构的抗震性能进行了弹塑性地震反应分析.建立了钢-混凝土组合框架-RC核心筒结构的弹塑性分析模型,并通过与弹性模型模态分析和振型分解反应谱法计算结果的对比,验证了模型的正确性.探讨了组合框架-核心筒结构的地震破坏模式、分析了结构变形和外框架剪力随地震作用增大的变化规律,可为结构的设计提供参考.对比了Pushover分析方法和弹塑性时程方法计算结果的差别,初步讨论了Pushover方法的适用性.     

钢筋混凝土框架结构反应修正系数能力分析

目的研究我国现行抗震规范所设计结构的反应修正系数能力值的取值及其变化规律,解决我国现行抗震规范对不同材料的所有结构体系均采用单一的结构影响系数,无法体现不同结构形式的延性区别的问题.方法分别考虑VI、VII、VIII三个设防烈度,按《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)设计了17个不同层数的钢筋混凝土框架结构.通过结构拟静力试验对Open Sees有限元模型进行验证,并对钢筋混凝土框架结构的地震反应进行非线性静力分析.结果按《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)设计的VI、VII、VIII度钢筋混凝土框架结构,反应修正系数能力值的最小值分别为15、10、5;与美国UBC规范规定值8相比,其最低值取值较保守.结论通过得到的结构反应修正系数能力值,可以综合量化评估"临界倒塌状态"时,结构承载能力和非弹性变形能力.     

不同宽度楼梯对钢筋混凝土框架结构地震反应的影响分析

为研究楼梯对结构地震反应的影响,利用大型结构软件ETABS设计了1个不包含楼梯的钢筋混凝土纯框架模型和2个包含不同宽度梯段板楼梯的钢筋混凝土框架模型,并分别采用振型分解反应谱法和底部剪力法对几种模型进行了弹性地震反应对比计算分析。结果显示：楼梯对结构的抗侧刚度大小及分布、振动模态、梯间框架柱内力分配等有明显改变,顺梯段板布置方向起到类似K形支撑作用,垂直梯段板布置方向起到类似剪力墙的作用;梯段板宽度的变化将显著改变结构在垂直于楼梯梯段方向的地震反应,而对顺梯段板方向结构地震反应改变不明显;建议设计时采用振型分解反应谱法对包含楼梯结构进行抗震分析计算。     

考虑桥墩非线性的深水桥梁抗震性能分析

针对目前深水桥梁抗震流固耦合研究中对桥墩非线性的影响认识的不足,本文基于弥散裂缝混凝土理论,建立了考虑钢筋混凝土桥墩非线性的三维桥梁墩柱实体模型,研究了弥散裂缝混凝土模型对于模拟地震作用下钢筋混凝土结构力学行为的可行性。在此基础上,采用Φ-U格式的势流体单元模拟桥墩周围水体,建立了考虑桥墩的非线性深水桥梁流固耦合分析模型,研究了不同地震重现期下动水效应对采用非线性桥墩的深水桥梁的影响。研究表明:采用非线性桥墩之后,结构的振动特性将与线弹性结构有所差别,从而导致动水效应对结构的影响不同于动水效应对线弹性结构的影响,桥墩非线性较明显时,动水对桥梁结构的影响较大。     

考虑现浇楼板影响的框架结构抗震性能分析

为了研究现浇楼板对钢筋混凝土框架结构抗震性能的影响,文章利用 pushover 方法对3个钢筋混凝土框架结构模型进行了分析研究,包括不考虑现浇楼板、考虑现浇楼板以及考虑现浇楼板钢筋影响的空间框架结构。通过对计算结果进行分析比较得出一些结论,并对框架结构抗震设计给出一些建议,提出考虑楼板影响的框架结构抗震设计方法,可供实际框架结构设计时参考。     

基于地震均匀损伤的钢筋混凝土框架结构新型侧向力模式

结构在强震下形成均匀损伤状态时,各楼层的层间侧向变形近似相等、损伤大小相同,结构各部位的材料性能均得到充分发挥,易于形成整体化的屈服模式和耗能机制。基于优化准则法,考虑结构的整体损伤和局部损伤大小,构建了钢筋混凝土框架结构地震均匀损伤优化设计程序;基于非线性温克尔地基梁模型（BNWF）,建立了能够考虑土结构动力相互作用的钢筋混凝土框架结构分析模型。分别以5层和8层结构为例,对其进行均匀损伤优化设计和关键收敛参数分析,对比研究了优化前后结构配筋、梁柱转角和结构最大层间位移角的变化情况。基于两个均匀损伤优化设计结构的层剪力分布,以中国抗震规范的侧向力模式为基础,提出了新型抗震设计侧向力模式。     

考虑土-结构相互作用的框架结构地震时程分析

为了研究一种有效和实用的土-结构相互作用分析方法,了解土-结构相互作用对上部结构地震反应的影响,采用SAP2000建立上部结构和相互作用体系模型,分别对两种体系进行地震时程分析.通过自由场分析,发现不同场地和不同地震波的加速度放大系数并不相同;得到考虑和不考虑相互作用的框架结构各层加速度时程曲线、各层位移曲线和各层层间剪力.考虑相互作用后,上部结构地震反应会有所不同,因此,考虑土-结构相互作用的地震反应分析方法是必要的.     

物元分析理论在钢筋混凝土结构地震损伤评估中的应用

为了充分考虑多种评估参数以提高结构损伤评估的准确性,应用可拓学理论和方法,给出钢筋混凝土结构地震损伤的经典域物元和节域物元;以整体损伤指数、最大层间位移角、滞回耗能循环次数和楼层能量集中系数作为物元,建立了损伤评估的物元模型;提出了基于物元模型的钢筋混凝土结构地震损伤综合评估方法．该方法可通过结构推覆分析和能力谱方法实现,并且全面考虑位移和能量等多种基于性能设计的因素．通过计算示例说明了该方法的应用步骤,并对该方法的合理性和有效性进行了验证．     

考虑高阶振型影响的能力谱法的分析研究

结合我国抗震设计规范,形成了简化实用的考虑高阶振型影响的能力谱法.借助模态Pushover分析将多自由度体系分解为几个非线性单自由度体系,以考虑各阶振型的影响.对能力谱法中根据延性系数确定的弹塑性需求谱作了进一步地研究,并对框架结构进行了抗震性能评估.利用MATLAB编制了弹塑性时程分析程序,同时采用SAP2000对该结构进行了时程分析,验证了所编程序的正确性.与能力谱法的结果比较表明,利用能力谱法分析框架结构体系是可行、有效的.     

水平配筋浮石混凝土砌块砌体抗震性能的试验研究

本文在试验的基础上对水平配筋浮石混凝土砌块砌体的抗震性能进行了研究,得到了配筋砌体的延性、耗能比、阻尼、刚度和抗剪强度等一些抗震性能指标,论述了配筋率、高宽比和竖向压应力对配筋砌体抗震性能的影响,给出了配筋砌体抗剪强度和刚度计算公式,确定了配筋砌体的三折线型骨架曲线,同时还给定了配筋砌体的刚度退化表达式,从而为配筋砌块砌体房屋的时程分析提供了科学数据,本文还对配筋砌体的抗震设计进行了探讨,初步讨论了配置水平钢筋浮石混凝土砌块砌体的配筋率问题。     

FRP加固钢筋混凝土圆柱侧向变形能力研究

结构变形能力定量计算是基于性能的抗震设计的重要内容,能确保结构满足不同的性能目标要求。研究纤维增强复合材料（FRP）加固钢筋混凝土（RC）圆柱侧向变形能力计算方法。通过数值分析对FRP加固RC圆柱截面弯矩-曲率关系进行计算,计算结果显示截面极限曲率明显小于试验实测值,两者差异程度受轴压比控制。根据计算结果和试验结果,提出了极限曲率修正计算方法。在此基础上运用等效塑性铰方法对加固柱侧向变形能力进行计算,计算结果与试验结果在FRP用量较小时符合很好,在FRP用量较大时计算结果偏大。对影响FRP加固RC圆柱侧向变形能力的主要参数进行讨论。     

钢管混凝土框架-剪力墙结构的抗震性能分析

针对钢筋混凝土剪力墙对钢管混凝土框架结构的抗震性能影响,采用SAP2000有限元软件对12层钢管混凝土框架-剪力墙结构进行模态分析和地震响应弹塑性时程分析,并结合12层钢管混凝土框架结构进行分析比较.结果表明:在不同地震波作用下,钢管混凝土框架-剪力墙结构的层间最大位移,层间最大位移角,水平向绝对加速度峰值等数值均小于钢管混凝土框架结构的数值,数值分析表明钢管混凝土框架结构能与钢筋混凝土剪力墙很好地共同作用,表现出较好的抗震性能.     

不同时期建造的混凝土框架结构建筑物抗震能力评估

目的 研究依据不同时期<建筑抗震设计规范>建造的混凝土框架结构建筑物抗震能力的差异.方法 基于Pushover分析方法,建立依据不同的<建筑抗震设计规范>建造混凝土框架结构三维分析模型,采用SAP2000软件对结构进行分析,根据能力谱法,将Pushover曲线转换为能力谱曲线,将规范中的设计反应谱转换得到弹塑性需求谱,通过能力谱和需求谱的叠加,求出结构的性能点,进而得到结构的顶点位移及塑性铰分布、层间位移角和楼层位移,从而得到框架结构的抗震能力.结果 通过一个5层混凝土框架结构教学楼的抗震能力分析,分别得到依据我国1974年、1989年和2001年<建筑抗震设计规范>建造的建筑物能力谱曲线和达到性能点时的塑性铰发展过程.结论 依据不同的<建筑抗震设计规范>建造的建筑物抗震能力差异明显,建议在抗震能力评估时,应给予充分考虑.