填充墙和现浇板对钢筋混凝土框架结构整体超强的影响研究

为充分实现框架结构的“强柱弱梁”耗能机制，需要考虑填充墙、现浇T形截面梁及其翼缘现浇板内与梁肋平行配置的钢筋对结构整体超强系数的影响。考虑抗震设防烈度、结构层数等因素，严格按我国抗震规范设计了15个典型钢筋混凝土框架结构，对结构进行Pushover 分析，得到了各种结构在非弹性阶段由于内力重分布而形成的超强性能。结果表明：结构设计考虑填充墙、现浇楼板的影响，会提高结构的整体超强能力，结构整体超强系数均随着抗震设防烈度的增高而减小，且先随结构层数的增大而减小，结构层数大于8层后，又随结构的层数的增大而增大。可以保守地认为，分别按抗震设防烈度6，7，8度设计的结构，同时考虑填充墙和现浇板影响时，结构整体超强系数分别至少要达到5.0，3.0，2.0。     

地震作用下侧移验算对比及弹塑性侧移计算公式(2)

对各国地震作用计算的结构影响系数的构成进行分析。结果表明,美国的结构影响系数中包括材料的超强系数、结构体系固有的超强系数以及延性系数,而欧洲的结构延性系数包含结构体系的超强系数和延性系数,日本和我国仅包含延性系数。由于日本采用允许应力设计,还有一个1.4的安全系数,因此比较起来,日本的地震作用效应最大。同时还对设防烈度地震下的侧移和设计地震作用下的侧移之间的关系进行讨论,对各国规范中的公式的合理性进行论述,指出欧洲EC 8中的设防烈度地震侧移计算公式与EC 8中的地震作用理论最为符合,但也存在不合理的地方。根据结构影响系数的理论分析结果,给出了各周期段的弹塑性位移和设防烈度地震弹性位移的关系式。     

钢筋混凝土框架结构教学建筑抗倒塌性能研究

三柱式(大小跨)单廊教学建筑以其良好的自然通风、采光性能,应用广泛。该类结构侧向刚度小,罕遇地震作用下抗倒塌性能差,应采取可靠工程措施改善其抗倒塌性能。本文结合某些中学教学楼的抗震设计工程实践,简要介绍改善三柱式钢筋混凝土框架结构在罕遇地震作用下抗倒塌性能的工程措施。在高烈度地震区,采用钢筋混凝土框架——钢支撑结构,或钢筋混凝土框架-抗震墙结构,可改善其抗倒塌性能。由于教学建筑抗倒塌性能的重要性和该类结构的特殊性,在设计的过程中,除了按现行建筑抗震设计规范要求满足结构的承载力和极限能力之外,用基于性能评估的Pushover方法对结构在设防烈度的罕遇地震作用下的性能进行分析和评估,以实现大震不倒的抗震设计目标。     

考虑材料变异性的半刚接钢框架内填RC墙结构的强度折减系数研究

为合理评估半刚接钢框架内填RC墙结构(简称PSRCW)的延性及强度折减系数，文中利用Latin超立方抽样方法考虑PSRCW结构中型钢、钢筋及混凝土材料力学性能的随机性，提出一种基于Pushover方法评估PSRCW结构延性及强度折减系数的概率方法。根据现行抗震设计规范设计4组160个PSRCW算例样本，重点考察了层数、抗震设防烈度、水平荷载分布模式等因素的影响，利用Pushover方法确定160个PSRCW算例的抗侧能力曲线，基于概率方法按置信水平为95%的单侧置信下限确定PSRCW结构的延性及强度折减系数。研究结果表明，随着层数的增加，PSRCW结构的延性及强度折减系数均呈降低趋势；设防烈度对PSRCW结构的延性折减系数影响不明显，但对强度折减系数影响较大；均匀分布模式作用下确定的PSRCW结构的延性及强度折减系数均显著大于按广义乘方分布模式的分析结果。     

丙类与乙类设防RC框架结构抗地震倒塌能力对比

按照GB 50011-2001《建筑抗震设计规范》6～8.5度的丙类与乙类设防要求分别设计了10个典型RC框架结构算例,采用基于动力增量时程分析(IDA)地震倒塌易损性分析方法得到了各算例结构在遭遇罕遇地震和特大地震时的倒塌率,据此对不同设防烈度的丙类和乙类RC框架结构的抗地震倒塌能力进行了评价分析。研究指出,结构的抗倒塌能力需根据结构的绝对抗震能力和相对地震动强度来进行评价。分析结果表明,对于6～7.5度抗震设防的结构,因其绝对抗震能力偏低,抗震设防烈度仅由丙类提高到乙类,其在遭遇特大地震时的抗地震倒塌能力仍较差,需采取进一步的措施增强其抗震能力。     

设防烈度8度(0.3g)区RC剪力墙结构抗震能力需求分析

实现RC剪力墙结构预期强震破坏模式的能力设计方法的不断改进,一直为工程师所关注。针对我国抗震设防烈度8度0.3g高烈度区RC剪力墙结构,设计了不同高度和整体性系数的结构模型,从而建立了预设延性破坏模式的分析模型。考虑大震变轴力对弯矩和剪力的影响,分析了剪力墙在大震作用的弯矩和剪力的实际需求沿结构高度的分布规律。结果表明,对于位于烈度8度0.3g区的剪力墙结构,考虑大震时轴力的变化对剪力墙受弯和受剪能力的需求影响较大;剪力墙的弯矩和剪力放大系数随结构的高度和整体性系数的增大而增大;现行规范规定的剪力墙受弯和受剪能力调整系数小于实际的需求,剪力墙中下部的弯矩和底部的剪力需求大,建议受弯能力调整沿高度采用三折线,提高剪力墙底部加强区的剪力放大系数或最小构造配筋率。     

半刚接钢框架内填钢筋混凝土剪力墙结构超强系数的概率法研究

半刚接钢框架内填钢筋混凝土剪力墙(PSFRCW)结构的超强系数受材料力学性能及构件几何尺寸的变异性影响较大。采用的Latin超立方抽样方法考虑了PSFRCW结构中型钢、钢筋及混凝土材料力学性能的随机性,以及内填RC墙厚度、半刚性节点的抗弯刚度及受弯承载力的变异性,结合GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》设计了4组共计160个PSFRCW结构算例样本,分析了层数、抗震设防烈度对结构超强系数的影响。采用Pushover方法确定了160个PSFRCW算例分别在均匀分布及广义乘方水平力分布模式下的能力曲线。基于概率方法按置信水平为95%的单侧置信下限值确定了PSFRCW结构考虑层数、抗震设防烈度影响的超强系数。研究表明:考虑材料及构件几何尺寸变异性所确定的PSFRCW结构的超强系数较按材料性能及构件尺寸名义值所确定的PSFRCW结构的超强系数值约大15%。考虑高阶振型影响的广义乘方分布模式确定的PSFRCW结构的超强系数值要小于按均匀分布模式确定的PSFRCW结构的超强系数值。设防烈度相同时,PSFRCW结构的超强系数随层数的增加呈增大趋势。层数相同时,PSFRCW结构的超强系数随抗震设防烈度的增加呈降低趋势。在8度抗震设防区,PSFRCW结构的超强系数建议取为3.5;在9度抗震设防区,PSFRCW结构的超强系数建议取为3.2。     

对抗震设计可以采用偏低的设刮地震作用的原因

认为结构的抗震设计可以采用从设防烈度地震作用降下来的设计地震作用,主要原因在于两个方面：一是设计合理的抗震结构具有的延性能力,二是按照各国相关规范进行设计的结构的整体超强特征。     

对抗震设计可以采用偏低的设计地震作用的原因

认为结构的抗震设计可以采用从设防烈度地震作用降下来的设计地震作用,主要原因在于两个方面:一是设计合理的抗震结构具有的延性能力,二是按照各国相关规范进行设计的结构的整体超强特征。     

RC框架结构梁板柱空间协同抗连续性倒塌非线性有限元分析

采用三维实体退化虚拟层合单元非线性有限元分析法,考虑梁板柱空间协同效应,经对一单层2×2跨RC空间板柱结构中柱失效倒塌试验模拟分析并与试验结果对比之后,分别对三种不同抗震设防RC空间框架结构模型进行连续性倒塌非线性仿真分析,得出随抗震设防烈度提高,框架结构抗连续性倒塌的空间刚度增大,倒塌模式从"缓变型"向"陡变型"转变;抗震设防烈度越高,结构竖向抗连续性倒塌能力越强;楼板膜效应延缓了梁悬链线阶段的出现,而框架梁对楼板膜应力机制和悬链面机制起到加强作用,楼板与框架梁协同工作在悬链线(面)阶段整体提高竖向抗连续性倒塌能力等研究结论。     

抗弯钢框架结构影响系数研究

结构影响系数主要包括延性折减系数和超强系数。给出了按我国抗震规范设计的几个典型抗弯钢框架结构,采用弹塑性时程分析方法确定了结构的整体能力曲线。考虑了结构层数、跨数等对结构延性和超强能力的影响,给出了在典型地震波作用下的各结构的结构影响系数值。建议在我国的结构抗震设计中,抗弯钢框架的结构影响系数最小值可取4。     

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。     

带可更换低屈服点耗能梁段-端板连接的#br# 钢框筒结构抗震性能试验研究

为研究带可更换低屈服点耗能梁段 端板连接的钢框筒结构(SFTS-RSLs)抗震性能和震后可更换能力,以耗能梁段长度和楼板组合效应为研究变量,设计3个2/3缩尺的单层单跨SFTS-RSLs子结构平面试件。框筒柱和裙梁采用Q460高强钢,耗能梁段采用低屈服点钢LYP225。通过水平低周往复加载试验对结构的破坏模式、刚度、承载力、耗能能力、延性、可更换能力以及耗能梁段塑性转角与超强系数进行研究。试验结果表明：试件滞回曲线饱满,延性高,具有稳定、良好的耗能能力和塑性变形能力;耗能梁段的破坏模式主要为翼缘严重屈曲且翼缘 端板焊缝撕裂或腹板撕裂;耗能梁段超强系数均值约为1.95,极限塑性转角超过0.18rad,远大于AISC 341-16规定的塑性转角限值0.08rad;楼板组合效应对结构承载力、耗能能力、延性、可更换能力、耗能梁段塑性转角和超强系数影响不大,对结构的弹性刚度影响显著;减小耗能梁段长度能够提高结构承载力、抗侧刚度、耗能梁段塑性转角和超强系数,但会降低结构的耗能能力和延性;加载过程中,结构的塑性变形与损伤集中在耗能梁段,框筒柱和裙梁处于弹性状态,有利于结构震后修复与正常使用功能的快速恢复。     

Pseudodynamic test and numerical simulation of a large direct air‐cooling structure

In this study, pseudodynamic test was performed to evaluate the seismic performance of air‐cooling structures built in the high‐intensity earthquake fortification zones. The testing prototype was designed with the scale factor of 1/8, and the structural responses subjected to five peak ground accelerations (PGAs) were investigated followed by a cyclic test. Experimental results, including the lateral displacements, strains and crack patterns, were recorded and presented. The experimental load–displacement hysteretic loops subjected to the cyclic displacement history indicate that the direct air‐cooling structure exhibits a good seismic performance with a displacement ductility factor greater than 4. It is particularly noted that the structural integrity is well enhanced by the inter‐column connections, which are composed by using the steel truss and diagonal braces, and these steel members mainly remain elastic throughout the testing process. The natural period and the equivalent viscous damping ratio of the first‐order mode are also identified on the basis of the test results, which are utilized to calibrate the finite element model. In addition, the predicted lateral displacements based on a damaged plasticity model of concrete agree well with the experimental results. Both the lateral bearing capacity and ductility of the model demonstrate that the direct air‐cooling structure meets the seismic design requirement with respect to the high‐intensity earthquakes. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

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。     

钢筋混凝土框架结构实际抗震承载力分析

在对结构进行抗震性能评估及基于性能的抗震设计中,需要求出结构的实际抗震承载力。从我国现行抗震规范入手,对钢筋混凝土框架结构的实际抗震承载力进行研究。首先根据现行规范中构件截面抗震承载力设计表达式,由构件内力组合值的各分项系数并考虑内力调整系数,以及非结构构件和构造配筋的影响,初步计算出构件的超强系数λ;然后对具体结构按现行规范算出结构的实际承载力标准值,得到超强系数λ值;再用ETABS软件对结构进行静力弹塑性分析验证。最后得到混凝土框架结构的超强系数最小值为2。     

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。     

Overstrength and force reduction factors of multistorey reinforced‐concrete buildings

This paper addresses the issue of horizontal overstrength in modern code‐designed reinforced‐concrete (RC) buildings. The relationship between the lateral capacity, the design force reduction factor, the ductility level and the overstrength factor are investigated. The lateral capacity and the overstrength factor are estimated by means of inelastic static pushover as well as time‐history collapse analysis for 12 buildings of various characteristics representing a wide range of contemporary RC buildings. The importance of employing the elongated periods of structures to obtain the design forces is emphasized. Predicting this period from free vibration analysis by employing ‘effective’ flexural stiffnesses is investigated. A direct relationship between the force reduction factor used in design and the lateral capacity of structures is confirmed in this study. Moreover, conservative overstrength of medium and low period RC buildings designed according to Eurocode 8 is proposed. Finally, the implication of the force reduction factor on the commonly utilized overstrength definition is highlighted. Advantages of using an additional measure of response alongside the overstrength factor are emphasized. This is the ratio between the overstrength factor and the force reduction factor and is termed the inherent overstrength (Ω _i). The suggested measure provides more meaningful results of reserve strength and structural response than overstrength and force reduction factors. Copyright © 2002 John Wiley & Sons, Ltd.