基于增量动力分析的梁贯通式支撑钢框架地震易损性研究

为了得到梁贯通式支撑钢框架节点刚度及承载力设计方法,基于增量动力分析(IDA)方法,研究了节点性能对多层梁贯通式支撑钢框架地震易损性的影响,得到了不同节点刚度和承载力设置下四种模型(刚接、全强度半刚接、半强度半刚接和铰接模型)的易损性曲线,定量评价了各模型超越各极限状态的概率和倒塌储备系数。研究结果表明：无论节点刚度和承载力如何设置,在8度罕遇地震(地面峰值加速度为0.4g)作用下,该结构发生倒塌的概率均小于1%,能够满足规范规定的“大震不倒”的要求。当节点刚度达到4倍相邻柱线刚度时,无论节点设置为柱端达到全截面屈服或部分屈服,结构在罕遇地震下的地震易损性相差不大,倒塌储备系数均高于FEMA P695中的建议水平;而铰接结构模型的抗倒塌能力则明显低于其他三种结构模型。基于分析结果,建议梁贯通支撑钢框架梁柱节点刚度应不小于相邻柱线刚度的4倍,节点承载力需不小于柱端全截面屈服弯矩的50%。     

基于结构典型失效模式的地震侧向倒塌易损性分析

基于结构系统可靠度理论,提出了一种基于结构典型失效模式的地震侧向倒塌易损性分析方法。该方法通过将结构体系近似假设为串-并联混合体系,从而将确定结构体系的地震倒塌概率这一复杂问题简化为确定不同典型失效模式的发生概率。以一栋5层钢筋混凝土框架结构为例对所提出方法进行了应用研究。研究考虑了屈服失效、极限变形失效和剪切失效3类失效机制,共计选取了7种结构典型失效模式。通过与基于增量动力分析(IDA)方法得到的结构地震倒塌易损性曲线对比发现:随着地震动强度的增加,基于典型失效模式计算得到的地震倒塌易损性曲线一直处于基于IDA方法得到的地震倒塌易损性曲线的上方。这表明该方法计算得到的地震倒塌易损性结果高估了结构在地震作用下发生倒塌的可能性,可将其视为倒塌易损性真实结果的上限值。     

基于增量动力分析法的大跨度空间管桁架结构地震易损性分析

增量动力分析法(IDA)是对结构进行抗震评估的一种有效方法。采用挠跨比作为结构性能参数、地面峰值加速度作为地震动强度参数,选取10条地震波,以某实际大跨度空间管桁架结构为研究对象,对其进行增量动力分析。同时,从概率分析的角度,得出结构地震易损性曲线。结果表明:该结构在8度三水准地震作用下达到三种极限状态的概率较小;该结构在8度罕遇地震作用下倒塌概率仅为0.93%,承载能力较高,但延性较低;增量动力分析方法和地震易损性分析相结合可以有效地评估大跨度空间管桁架结构的抗震能力。     

中国大陆地区一般建设工程抗地震倒塌风险研究

利用ATC-63项目关于一般建设工程抗倒塌能力的不确定性推荐成果,考虑我国地震环境的差异,采用风险积分的方法在不同形状超越概率曲线的基础上耦合了结构倒塌能力的不确定性,获得了中国大陆地区对应于罕遇地震水平(50年超越概率2%)峰值加速度的倒塌概率、50年倒塌概率1%所对应的峰值加速度以及50年倒塌概率1%所对应的峰值加速度与罕遇地震水平峰值加速度的比值(文中称"风险系数")。研究认为中国大陆地区罕遇地震水平的峰值加速度大致相当于50年倒塌概率1%所对应的峰值加速度,中国大陆地区风险系数绝大部分集中在0.8~1.2之间,为了满足中国大陆地区一般建设工程具有一致的抗倒塌能力,建议利用风险系数图对罕遇地震水平的峰值加速度进行调整。我国东南沿海部分人口稠密、经济发达地区,其罕遇地震水平峰值加速度对应的50年倒塌概率为2%~5%,明显高于其他地区,应该引起足够重视。     

罕遇地震下大跨张弦屋盖的隔震分析

结合克拉玛依市科技博物馆大跨度张弦屋盖,运用非线性基本理论对空间张弦结构采用隔震措施后的三维地震反应进行了研究。地面地震输入经竖向钢筋混凝土构件传导后具有放大效应,隔震支座对水平地震作用有较大改善。罕遇地震下的竖向振动对空间张弦结构有较大影响,拉索、框架单元及楼板壳单元的应力较之重力荷载状态均有较大提高。非线性时程分析表明,单元应力仍在弹性范围内,空间张弦结构采用隔震措施后在罕遇地震下是安全可靠的。     

抗地震倒塌能力谱研究

应用基于IDA的倒塌易损性分析方法,定量评估了单自由度结构体系的抗地震倒塌能力,提出了结构抗地震倒塌能力谱的概念。抗地震倒塌能力谱由抗倒塌能力均值谱和离散度谱两部分构成,不仅可用于估计结构在不同超越概率地震作用下的倒塌率,还可根据罕遇地震/特大地震作用下的倒塌率目标,建立基于倒塌率目标的抗震设计方法。由于传统抗震设计的R-μ-T谱未考虑结构的倒塌状态,因此,建议采用R-μ-T谱和抗地震倒塌能力谱分别折减设防地震和罕遇地震/特大地震作用下的弹性地震作用需求,以实现"小震不坏、中震可修、大震不倒"的抗震设计目标。     

型钢混凝土框支剪力墙结构地震易损性分析

型钢混凝土框支剪力墙结构具有延性好、受力特性明确等特点,在转换结构中应用广泛。但目前针对此类结构的地震易损性方面的相关研究较少,也缺乏相应震害资料,整体结构抗震性能研究仍不充分。因此,为研究型钢混凝土框支剪力墙结构在不同地震水准作用下的抗震性能,以某实际工程为背景,建立了非线性分析模型,采用基于增量动力分析的方法对结构进行地震易损性分析,建立起地震动强度与结构破坏程度之间的关系,对结构的抗震性能做出评估,预测结构达到各种极限状态破坏时的失效概率。分析结果表明:结构在小震作用下能够保持完好,基本未出现损伤;中震作用下结构产生轻度损伤,损伤仍处于可控范围;罕遇地震作用下结构产生倒塌破坏的概率很低,抗倒塌能力储备充足。     

学院体育馆大跨度被动式张弦梁结构施工仿真

大跨度被动式张弦梁结构在实际施工中,结构承受较大荷载,容易发生结构倒塌现象,因此需要进一步研究张弦梁结构内力变化。为提高学院体育馆大跨度被动式张弦梁结构强度,本文对学院体育馆大跨度被动式张弦梁屋盖结构的预应力张拉施工过程进行仿真模拟,在此基础上,结合实际工程的监测资料,对所建模型进行检验,并将其应用于实际工程中。试验结果表明,随着时间的推移,屋盖长度的右方竖向位移量逐渐增大,左方竖向位移量增大。研究结果可为今后相似工程的张拉施工提供有益参考。     

不同设防烈度RC框架结构的地震倒塌风险统计与分析

为开展基于一致倒塌风险的抗震设计方法研究,以不同设防烈度下6层RC框架结构模型设计结果为例,采用动力弹塑性时程分析和概率统计的方法对GB 50011《建筑抗震设计规范》约定罕遇地震以及50年超越概率2％地震作用下建筑倒塌概率进行分析,并对建筑倒塌概率的影响因素进行研究.结果表明:结构的最大弹塑性层间位移角服从正态分布;按层间位移角的累积概率进行风险评估,在规范约定罕遇地震下,6度和8度(0.30g)设防RC框架结构的抗倒塌性能有保证,7度(0.1g)、7度(0.15g)和8度设防时倒塌风险显著偏高;在50年超越概率2％地震下作用,8度(0.30g)和9度设防RC框架结构的抗倒塌性能基本有保证,6度、7度(0.1g)、7度(0.15g)和8度设防时倒塌风险显著偏高;结构倒塌风险与预期地震作用下层间位移角平均值具有明显的相关性,严格控制预期罕遇地震下的平均最大层间位移角是确保抗倒塌性能的重要手段;对于中低烈度设防的RC框架结构,规范GB 50011约定罕遇地震峰值加速度明显偏低、结构构件抗震等级低、轴压比限值高、框架柱截面小、结构初始刚度和屈服承载能力偏小等是地震倒塌风险偏高的主要原因.     

不同设防烈度RC框架结构的地震倒塌风险统计与分析

为开展基于一致倒塌风险的抗震设计方法研究,以不同设防烈度下6层RC框架结构模型设计结果为例,采用动力弹塑性时程分析和概率统计的方法对GB 50011《建筑抗震设计规范》约定罕遇地震以及50年超越概率2％地震作用下建筑倒塌概率进行分析,并对建筑倒塌概率的影响因素进行研究.结果表明:结构的最大弹塑性层间位移角服从正态分布;按层间位移角的累积概率进行风险评估,在规范约定罕遇地震下,6度和8度(0.30g)设防RC框架结构的抗倒塌性能有保证,7度(0.1g)、7度(0.15g)和8度设防时倒塌风险显著偏高;在50年超越概率2％地震下作用,8度(0.30g)和9度设防RC框架结构的抗倒塌性能基本有保证,6度、7度(0.1g)、7度(0.15g)和8度设防时倒塌风险显著偏高;结构倒塌风险与预期地震作用下层间位移角平均值具有明显的相关性,严格控制预期罕遇地震下的平均最大层间位移角是确保抗倒塌性能的重要手段;对于中低烈度设防的RC框架结构,规范GB 50011约定罕遇地震峰值加速度明显偏低、结构构件抗震等级低、轴压比限值高、框架柱截面小、结构初始刚度和屈服承载能力偏小等是地震倒塌风险偏高的主要原因.