改进的简化能力谱法在铁路桥梁中的应用

依据现行的《铁路工程抗震设计规范》,合理地选取大量强震记录作为地震动输入,采用单自由度弹塑性动力分析程序,对不同固有周期的弹塑性单自由度体系进行非线性动力时程响应分析,得到与我国现行《铁路工程抗震设计规范》相容的具有统计意义的弹塑性需求谱和强度折减系数谱,进而对简化能力谱法作了改进,并应用于某客运专线双柱式桥墩的抗震性能评估中,再将所求得的结构性能点转化为结构的非线性地震响应,并与80条强震记录非线性时程分析计算结果的平均值进行比较,从中可以看出:改进的简化能力谱法可以用较少的计算工作量得到比较精确的结构非线性地震响应。这也验证了将改进的简化能力谱法应用于我国铁路桥梁工程抗震性能评估的可行性。     

异形柱结构抗震性能评估

本文针对异形柱结构抗震性能的评估,运用模态pushover以及等强度延性需求谱的方法,对等效的单自由度体系进行计算,得出其相应的延性系数及位移后,再转化为多自由度体系的位移需求。并对两个异形柱结构算例进行抗震性能分析,可供异形柱结构抗震性能研究和评估参考应用。     

A_y-D_y格式地震需求谱及其在结构性能抗震设计中的应用

在结构基于位移抗震设计的改进能力谱法基础上建议了屈服谱加速度和屈服位移(Ay-Dy)格式的地震需求谱,其特点是:过原点的射线与不同位移延性系数的需求谱曲线相交,各个交点对应的周期都相同,从而为在结构基于位移抗震设计方法中实现“小震不坏、中震可修和大震不倒”的多级性能目标提供了方便。借助于Pushover分析具体给出了一钢筋混凝土框架结构在不同风险水平地震作用下抗震性能评价实例。     

非线性静力分析需求谱建立方法的两点改进

非线性静力分析方法是对结构在罕遇地震作用下进行弹塑性变形分析的一种方法,目前广泛应用于结构的抗震性能评估中。非线性静力分析的研究目前有若干分析方法,这些方法在结构能力曲线建立的方法上是相同的,即首先建立力-位移曲线,然后转化为承载力谱,但是在需求曲线的建立上各有不同。本文介绍了几种典型的非线性静力分析需求谱建立方法,指出了其和原有的需求谱建立方法的不同和改进之处。     

多层石膏墙体钢网格式框架结构影响系数研究

GB 50011-2010《建筑抗震设计规范》并未给出多层石膏墙体钢网格式框架结构的结构影响系数,因此其抗震设计荷载取值还不明确。基于此,依据GB 50011-2010规范设计了6个典型的多层钢网格式框架结构模型,通过推覆分析得出结构的能力谱曲线,基于改进能力谱法得出罕遇地震和抗震设防烈度地震作用下的需求谱曲线。将结构的能力谱曲线和延性需求谱曲线族置于统一坐标系中,确定结构的目标位移以及性能关键点坐标。进一步考虑层数及标准层布置对结构延性和超强系数的影响,评估结构的抗震性能并给出结构影响系数取值。研究表明：多层钢网格式框架结构在抗震设防烈度地震和罕遇地震作用下的变形均满足抗震规范要求;其结构影响系数取3.0,位移放大系数取4.0;该结构可采用现行抗震规范进行设计,但设计结果偏于保守。     

近场地震作用下钢筋混凝土桥墩基于位移的抗震设计

用387条近场地震记录通过回归分析得到了强度折减系数, 计算了与美国UBC97规范动力放大系数谱相容的弹性位移设计谱, 并建立了相应的基于结构破坏性能的非弹性位移设计谱。探讨了钢筋混凝土墩柱基于割线刚度法的迭代设计过程和改进的不需要迭代且能实现期望设计目标延性的基于非线性位移设计谱的两种抗震设计方法, 对这两种基于不同设计谱方法的设计结果进行了比较并用非线性时程分析进行验算, 结果表明本文提出的在近场地震作用下钢筋混凝土桥墩以位移为基础抗震设计方法的有效性。     

钢框架结构基于位移的抗震设计方法

与传统基于力的抗震设计方法相比,基于位移的抗震设计方法更易于实现基于性能的抗震设计.在若干文献的基础上,提出了一种钢框架结构基于位移的抗震设计方法.该方法建立在钢框架结构屈服位移可由几何尺寸确定的基础上,然后根据结构的性能水平确定其目标位移(即极限位移),计算相应的延性系数,采用相应的折减弹性谱,据此计算出结构的设计基底剪力,然后对钢框架结构进行刚度设计和承载力设计.算例分析表明,钢框架结构基于位移的抗震设计方法安全可靠,便于操作,而且还能够实现钢框架结构在不同性能水平下的抗震设计.     

平面不规则异形柱结构抗震性能评估

本文对平面不规则异形柱结构抗震性能评估研究,运用等强度延性需求谱及模态pusbover的方法,考虑空间三维模型在地震中两个方向的振动及影响,对平面不规则异形柱结构算例进行抗震性能分析,为异形柱结构抗震性能研究和评估参考应用.     

强度需求谱与延性需求谱之比较

强度需求谱和延性需求谱是两种常见的弹塑性反应谱,本文比较了二者在概念、计算以及应用方面的不同.在单条地震波作用下,单自由度体系的延性需求并不总是随着强度折减系数的增加而单调增加.本文对产生这一现象的原因进行了分析,并指出当采用迭代计算建立强度需求谱时,必须选择满足指定延性需求的最小强度折减系数.但这会使得在多条地震波作用下,对同一个强度折减系数,由平均强度需求谱反推出的延性需求要比直接由平均延性需求谱获得的偏小.为此,本文建议:当采用改进能力谱法进行结构抗震性能评估时,宜用延性需求谱代替强度需求谱来估计结构的延性需求.     

基于位移模式的改进能力谱法结构位移反应分析

能力谱法是基于性能抗震设计方法中结构位移反应分析的有效方法之一。为了克服常规的能力谱法在评估结构地震反应时只考虑结构第一振型的局限性,本文作者提出了基于位移模式的改进能力谱法,引入考虑多振型的位移模式,介绍了该方法的实施步骤,基于位移模式对结构进行Pushover分析得到体系的能力曲线,采用等效阻尼比和延性系数得到需求谱,从而计算结构的位移响应,并通过算例验证本文所提出方法计算结果的可靠性。     

钢筋混凝土模型框架振动台试验分析和抗震性能评估

以同济大学国家防灾减灾重点实验室进行的1/10模型比例的12层钢筋混凝土模型框架振动台模型试验为背景,采用钢筋混凝土结构基于性能的抗震设计理论,分别利用能力谱法和改进的能力谱法对模型框架进行抗震评估,结果表明能力谱法在迭代计算过程中可能不收敛,而改进的能力谱法则可以求出结构在弹性以及弹塑性阶段的性能点。结合对该结构进行的模型振动台试验,并对该结构进行非线性时程分析,结果表明,对于高层建筑改进的能力谱会高估结构的抗震能力。因此,对高层建筑进行抗震评估时,改进的能力谱法是可行的,但需要对评估误差进行适当的处理,以使评估结果更加准确。     

罕遇与设防烈度地震作用下规则多层砌体结构的抗震计算实用方法

以砌体平均抗剪强度公式和理想弹塑性模型为基础，建立了砌体结构楼层屈服强度系数的计算公式，同时考虑了抗震措施的影响，实现了单片墙肢设计强度计算向楼层屈服强度计算的转换。根据Dwairi等提出的以窄Takeda滞回模型为基础的有效阻尼计算公式，并考虑砌体结构的基本周期和延性特征对其进行适当简化，建立了采用结构整体位移延性系数表达的砌体结构阻尼折减系数公式。根据剪切型薄弱层屈服机制的特征，建立了砌体结构层间位移延性系数与整体位移延性系数的关系。据此，可根据不同性能目标和抗震措施下的层间位移延性系数直接计算阻尼折减系数。通过楼层屈服强度系数与阻尼折减系数的比较，实现罕遇地震与设防烈度地震作用下规则多层砌体结构的抗震计算。分析表明，所提方法简便实用，分析结果合理可靠，可用于基于性能的规则多层砌体结构抗震分析。     

基于OpenSees的RC柱拟静力数值分析

运用OpenSees软件中基于位移的梁柱单元对单根钢筋混凝土柱在低周反复荷载作用下进行了数值模拟。在此基础上,根据相关规范计算设计,考虑其在不同轴压比、不同配箍率、不同剪跨比等参数下的抗震性能,共设计了8个试件和3组对比试验,再运用OpenSees软件中基于位移的梁柱单元进行拟静力受力数值模拟。通过得出的骨架曲线,分析了在不同参数下的屈服荷载、屈服位移、极限荷载、极限位移、最大承载力、延性系数等结构受力性能的变化趋势。计算分析得出,其延性系数和最大承载力随着轴压比的增大而减小,极限位移和延性系数随着配箍率的增大而增大;延性系数随着剪跨比的增大而增大。结果表明,选用OpenSees中基于位移的梁柱单元能够较好地模拟出不同设计要求的钢筋混凝土柱的抗震性能。     

建筑结构基于性能的抗震设计理论与方法

简要介绍了基于性能抗震设计理论的基本框架,以及4种基于性能的抗震设计方法,即按延性系数设计法、能力谱方法、直接基于位移的方法和能量分析法,并讨论了基于性能的抗震设计中需要解决的几个问题,以完善建筑结构抗震设计。     

无筋砌体结构多层住宅振动台试验与抗震性能评估

目前,我国城镇大量砌体结构老旧多层住宅面临抗震加固、功能提升等需求。为研究该类结构的抗震性能,进行一个5层无筋砌体结构模型的模拟地震振动台试验,测试分析了7度多遇地震、设防地震、罕遇地震作用下的裂缝损伤发展状况以及楼层加速度、位移、自振频率、阻尼等变化规律。同时,进行非线性有限元分析,并用基于抗震鉴定标准、基于承载能力、基于位移和延性等不同方法,评估了试验模型对应原型结构的抗震性能。结果表明：试验模型纵向在7度多遇地震、设防地震、罕遇地震作用下分别处于完好、轻微破坏和局部倒塌状态,不满足GB 50023—2009《建筑抗震鉴定标准》中对7度区A类建筑的抗震性能目标要求;罕遇地震作用下无筋砌体结构多发生薄弱层屈服破坏,整体结构延性很差,保证抗震墙面积率或楼层屈服强度系数是实现无筋砌体结构在罕遇地震作用下抗震性能目标的主要技术措施;采用基于位移的抗震性能评估方法可以客观地反映无筋砌体结构抗震性能随高宽比增大而降低的规律。     

钢筋混凝土桥墩基于位移的抗震设计方法

通过改进能力谱法,给出了一个可以实现“小震不坏、中震可修和大震不倒”多级性能目标的钢筋混凝土桥墩直接基于位移的抗震设计方法。首先以钢筋和混凝土的应变幅值建立了钢筋混凝土桥墩不同破损极限状态的量化准则,并基于曲率延性系数和位移延性系数关系转化为墩顶位移的表述形式。再以屈服位移和位移延性系数作为设计参考变量,采用屈服谱加速度和屈服位移(Ay-Dy)格式的地震需求谱求解系统在不同风险水平地震作用下的反应。最后以能力设计原理保证桥墩截面的抗剪强度需求。通过一个具体设计算例说明了建议方法的可行性。     

基于构件的结构抗震性能评估平台开发及工程应用

广东省标准《建筑工程混凝土结构抗震性能设计规程》(DBJ/T 15-151—2019)提出一套与我国抗震规范体系接轨的基于构件的钢筋混凝土结构抗震性能设计方法：小震构件承载力设计，大震构件承载力和变形复核。以AutoCAD为基础开发基于构件的结构抗震性能评估BIM平台PBSD,该平台深度融入《建筑工程混凝土结构抗震性能设计规程》(DBJ/T 15-151—2019),对强震作用下构件的承载力、变形及损伤程度进行评估，从构件层次反映结构整体抗震性能。最后利用该平台对某超高层结构进行抗震性能评估，分析结构在罕遇地震作用下的损伤程度，揭示结构的屈服机制，充分论证该超高层结构的安全性。     

被动耗能减震结构基于能力谱法的抗震设计方法研究

结合我国抗震设计规范,提出被动耗能减震结构基于能力谱法的抗震设计方法。在该方法中,结构的性能水平用层间位移角限值予以量化,以简化方法计算速度相关型阻尼器的等效阻尼比。该法首先对经过初步设计的建筑结构进行推覆分析以评估其抗震性能,然后依据性能目标要求选择阻尼器的参数和数量,并对设置阻尼器的结构再次进行推覆分析以检验层间位移角是否满足性能目标要求。通过算例,介绍用该方法对钢筋混凝土规则框架进行消能减震设计的设计过程。实例分析表明,提出的被动耗能减震结构基于能力谱法的抗震设计方法是可行的,并且与非线性动力分析得出的平均结果吻合较好。     

东莞天利中央花园抗震性能评估

东莞天利中央花园为部分框支剪力墙结构体系,厚板转换,具有楼板局部不连续等多项不规则。根据结构特征、构件的部位和重要程度以及开发商的需求,针对不同设防水准的地震作用,制订了一系列抗震性能目标。对薄弱连接板和转换厚板,采用中震承载力极限状态设计法。使用SAP2000进行静力非线性分析,用能力谱法进行性能评估。结果表明,薄弱连接板、转换厚板和框支柱等都能满足大震不屈服的性能目标。     

考虑残余位移影响的梁式桥基于性能的抗震设计

以我国现行的桥梁抗震设计规范为依据,合理地选取4类场地320条强震记录,统计出适用于我国梁式桥抗震设计的弹塑性位移谱和残余位移谱,并改进正规化累积耗能参数,得到基于损伤性能指标的等效位移延性系数,并以此对桥梁的地震损伤模型进行探讨。在此基础上,提出考虑残余位移影响的梁式桥基于性能的抗震设计方法,并给出具体算例,其非线性时程分析的结果表明:该方法综合考虑了结构的变形和耗能能力,可有效地控制桥墩的首超破坏、塑性累积损伤以及震后残余位移,适用于我国短周期、低延性的一般规则梁式桥的中、低矮桥墩的抗震设计。