提高建筑结构抗地震倒塌能力的设计思想和方法

地震灾害的频发,看到了建筑结构抗地震倒塌能力提升的重要性。文章从建筑结构抗地震倒塌能力的设计视角出发,探析了提高建筑结构抗地震倒塌能力的设计思想,希望给予现代建筑结构设计一些意见。     

提高建筑结构抗震倒塌能力的设计思路研究

本文从实际情况出发,简单介绍了建筑结构抗震能力的设计思路。并结合汶川地震的教训,重点针对建筑结构的抗倒塌能力进行了讨论,并进一步提出了可行的建议,希望使建筑物的质量以及抗震倒塌的能力能够得到明显地提升。     

楼板对结构抗连续倒塌能力的影响

建筑结构在意外事件情况时的连续倒塌问题,已成为国内外土木工程学科的研究热点。楼板作为主要的结构构件,对结构的整体性有重要贡献,对结构的抗连续倒塌能力产生较大影响,但现有建筑结构抗连续倒塌研究往往并没有考虑楼板的影响。本文参考美国国防部编制的DoD 2005《结构抗连续倒塌设计》提供的设计流程,对按照我国现行规范设计的8层钢筋混凝土框架进行了连续倒塌仿真分析,通过比较带楼板和不带楼板的2栋框架结构倒塌仿真计算结果,研究了楼板对整体结构抗连续倒塌能力的影响,得到了楼板可对框架结构的抗连续倒塌能力有较大提高的结论。     

基于一致倒塌风险的建筑抗震评价方法研究

建筑结构的抗震能力、尤其是抗倒塌能力设计目标应根据其所在场地未来一定设计使用年限内可能遭遇的地震危险性来设定。首先介绍了基于动力增量分析（IDA）的结构倒塌易损性分析方法,随后结合地震危险性分析,分别给出了结构抗倒塌能力和结构所面临地震危险性的概率模型,进而根据结构在未来一定设计使用年限内的倒塌概率,对建筑结构的抗地震倒塌风险进行定量评价,并给出了相应的计算方法。以一座7度抗震设防的RC框架结构为例,计算了该RC框架结构在3个同为7度抗震设防而地震危险性不同地区的地震倒塌风险,指出仅以抗震设防烈度作为建筑结构抗震设计的依据所存在的不足,建议应基于一致倒塌风险进行结构抗震设计,并提出了相关结构抗震设计方法需开展的研究工作。     

机械铰的量化准则及其在倒塌分析中的应用

为了评估建筑结构的抗倒塌能力,在机械铰理论的基础上,提出了机械铰的量化准则,进行了框架节点的数值模拟,并与节点的试验结果进行对比和验证,最后建立了基于机械铰的结构倒塌判定准则,并对某二层钢筋混凝土框架结构进行了倒塌分析。研究结果表明,相比于塑性铰的倒塌判定准则,基于机械铰的倒塌判定准则更接近于结构的真实倒塌极限,可以更真实地模拟结构的抗倒塌能力。     

基于局部谱形状指标调整结构抗地震倒塌能力的预测结果

选择合适的地震动记录是结构抗地震倒塌性能评估中很有挑战性的一个课题。如果对每个工程结构都根据其场地特点和结构特点选取一组地震动进行地震抗倒塌能力分析,则选波工作量和难度太大,难以在工程中广泛应用。因此,本文提出了局部反应谱形状指标SSI(spectral shape index),并给出了基于SSI的结构抗地震倒塌能力预测结果的调整方法,即通过一组标准的地震动记录对建筑进行倒塌分析,再将抗倒塌能力的结果根据建筑的目标反应谱进行调整,用调整后的结果来评价该建筑的抗倒塌能力。最后,通过3个典型的多层钢筋混凝土框架结构验证了该方法的可行性。     

加强建筑结构抗地震倒塌能力的设计思考与措施

房屋建筑不仅是人们日常生活的重要基础,也是保护人类的一道重要防线。建筑工程结构的抗地震倒塌能力是评价建筑结构质量高低的一个重要指标。近年来,频繁发生的地震灾害,致使加强建筑结构的抗震倒塌能力成为建筑工程建设的一个重要课题。本文对加强建筑结构抗地震倒塌能力的设计思想与措施进行了深入的分析与探讨。     

提高建筑结构抗地震倒塌能力的设计思想

针对如何提高建筑结构抗地震倒塌能力设计思想进行了分析,提出了建筑结构抗震设计中所存在的一些问题,并对提高建筑质量的一些方法措施进行了研究,以确保建筑结构安全可靠。     

提升建筑结构抗地震倒塌能力的设计思想与方法

近几年,地震现象在我国部分省份频繁发生,而地震中发生的建筑安全事故的主要原因是建筑结构的抗地震倒塌能力不足。在对建筑进行结构设计时,其抗地震倒塌能力事关居民人身安全,自然应该放在首位考虑。随着地震灾害发生频次的升高,建筑结构应具备更高水准的抗地震抗倒塌能力,才能有效保证建筑的稳固性,确保居民的安全,减少损失。本文就建筑结构抗地震倒塌能力的设计思想与方法展开分析,探讨建筑结构在该方面的优化途径。     

建筑结构抗倒塌分析方法

建筑结构的倒塌可分为两种模式:建筑物侧向增量倒塌与竖向连续倒塌。本文论述了建筑物结构失效模式的如何辨识以及侧向倒塌能力点确定准则的相关研究进展。介绍了现有的连续倒塌研究方法,尤其是基于备用荷载路径的竖向非线性动力分析方法。为建筑结构整体抗震可靠度研究以及结构抗震性能评定与设计提供参考。     

圈梁-构造柱约束砖砌体房屋的抗地震倒塌性能分析

2008年5.12汶川大地震的经验显示,在遭受远超过抗震设防烈度的强烈地震下,砖砌体房屋结构既要具备一定的抗地震倒塌能力,又应在最后倒塌无法避免时能够在倒塌的时间顺序和空间上体现出合理性,即实现所谓的合理倒塌模式,才能最大限度地保障人民生命财产安全。通过引入等效受压斜撑宏观模型,分析并建立了圈梁-构造柱与砖墙体之间的传力路径以及相互作用,探讨约束砖墙体在平面内地震作用下的两种倒塌机制及其计算方法,提出反映圈梁-构造柱对砖墙约束能力的约束因子和反映砖墙抗地震倒塌能力的抗倒塌指标概念,最后建议了提高圈梁-构造柱约束砖砌体房屋抗地震倒塌能力和实现合理倒塌模式的若干基本措施。     

Y型偏心支撑钢框架倒塌储备能力分析

为了评估Y型偏心支撑钢框架结构的倒塌储备能力,提出了一种针对于Y型偏心支撑钢框架结构的倒塌判定标准,并利用这个标准对不同设防烈度和不同层数的4个算例进行了IDA分析,得到了4个算例的倒塌储备系数和倒塌概率曲线.分析结果表明：相同条件按9度设计的Y型偏心支撑结构比按8度（0.2g）设计的结构倒塌储备能力弱,且层数越高其倒塌储备能力越弱.     

考虑结构不确定性的地震倒塌易损性分析

传统的地震倒塌易损性分析中通常只考虑地震动不确定性的影响。在结构临近倒塌时,通常处于高度非线性状态,会出现结构不确定性与地震动不确定性的耦合放大现象。针对这一问题,将平均值一次二阶矩方法（MVFOSM）与逐步增量动力分析（IDA）相结合,提出了一种可以考虑结构不确定性的基于MVFOSM的随机IDA方法。以五层三跨钢筋混凝土框架结构为例,采用基于MVFOSM的随机IDA方法对其进行了地震倒塌易损性分析,并利用“龙卷风图”方法对结构抗地震倒塌能力的灵敏度进行了分析。研究表明：结构不确定性的存在使得结构抗地震倒塌能力的对数标准差增加了70%,因此有必要在地震倒塌易损性分析中考虑结构不确定性的影响。     

框架结构抗倒墙的工作机理

结合框架结构在地震作用下的倒塌破坏分析,简单介绍了框架结构抗倒塌能力的主要影响因素及目前常用的分析方法,指出增加框架结构的意外安全储备是提高其抗倒塌能力的有效途径.受到实际震害的启发,提出将具有滞后受力和备用传力路径等特性的部分填充墙作为抗倒墙使用,并介绍了抗倒墙的基本要求.通过仿真计算比较了纯框架结构、布置填充墙的框...     

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。     

提高建筑结构抗地震倒塌能力的设计思想与方法

工程结构的抗震能力是社会抗震防灾系统的第一道防线。建筑物的倒塌是造成地震灾害的主要原因。建筑物在地震中的破坏程度,大体决定了震害的严重程度。因此,建筑结构的抗震能力,特别是抗地震倒塌能力,是地震区抗震防灾能力的最重要组成部分。文中运用系统科学的思想,介绍了提高建筑结构整体抗震能力的设计思想,结合汶川地震中建筑震害的教训,重点针对建筑结构抗地震倒塌能力,讨论了建筑结构抗震设计中应注意的问题和改进建议。研究结果表明:建筑结构系统的安全储备分为基本安全储备、整体安全储备与意外安全储备三个层次。结构的整体抗震能力和抗地震倒塌能力取决于整体安全储备和意外安全储备,意外安全储备不足是汶川地震建筑结构震害严重的主要原因。结构系统的意外安全储备主要来自其鲁棒性、整体稳定性和整体牢固性。目前对于结构系统的整体安全储备和意外安全储备的研究很不够,结构设计规范的相关规定和要求也有待进一步完善。     

A simplified method for collapse capacity assessment of moment-resisting frame and shear wall structural systems

A simplified methodology for predicting the median and dispersion of collapse capacity of moment-resisting frame and shear wall structural systems subjected to seismic excitations is proposed. The method is based on nonlinear static (pushover) analysis. Simple mathematical models denoted as “generic structures” are utilized to model moment-resisting frames and shear walls. After examining a wide range of structural parameters of the generic structures, a comprehensive database of collapse fragilities and pushover curves (using ASCE 7-05 lateral load pattern) are generated. Based on the obtained pushover curves, closed-form equations for estimation of median and dispersion of building collapse fragility curves are developed using multivariate regression analysis. Comparing the estimates of the median collapse capacity calculated from the closed-form equations with the actual collapse capacities determined from nonlinear response-history analysis indicates that the simplified methodology is reliable. The effectiveness of this methodology for predicting the median collapse capacity of frame and wall structures is further demonstrated with two case studies of structural systems designed based on current seismic provisions.     

长耗能梁-偏心支撑机制对中心支撑钢框架结构抗震性能的影响

为研究地震作用下人字形中心支撑钢框架结构因支撑的部分失效导致的长耗能梁-偏心支撑机制对结构抗震性能的影响,基于ABAQUS建立了6层人字形中心支撑钢框架结构数值模型,开展了增量动力分析与易损性分析,对比了考虑与不考虑长耗能梁-偏心支撑机制时结构抗倒塌性能的差异,分析了结构的损伤演化过程。结果表明:长耗能梁-偏心机制改变了结构的失效过程,抑制了薄弱层的产生与发展,对结构抗震性能具有显著影响,算例结构的倒塌富余度提高20%以上; 梁的抗弯刚度对长耗能梁-偏心支撑机制具有一定影响,较大的刚度将不利于该机制的形成,降低了结构的抗倒塌能力; 在人字形中心支撑钢框架结构体系的设计与分析中,宜考虑长耗能梁-偏心支撑机制,否则将低估结构的抗倒塌性能。     

地震作用下钢框架结构抗竖向连续倒塌可靠度分析

为了对偶然荷载作用下结构的抗连续性倒塌进行可靠度研究,采用OpenSEES软件建立钢框架连续倒塌分析数值模型,考虑到钢框架结构材料和荷载的不确定性,使用拉丁超立方抽样方法生成钢框架结构随机样本,并采用随机Pushover算法对钢框架结构进行分析,计算得到X、Y两个方向不同地震水平下各钢柱承载能力及变形能力的可靠度指标,根据抗震可靠度相关理论确定目标可靠度指标,通过比较各柱的可靠度指标和目标可靠度,对结构在地震作用下最可能失效构件进行识别。基于所识别的最可能失效构件,结合所生成的100组钢框架结构随机样本,采用拆除构件法对钢框架结构在单柱失效和多柱失效等工况下进行抗连续倒塌IDA分析,得到随机IDA分析曲线。通过结构连续倒塌极限状态方程,计算得到损伤结构发生连续倒塌的概率及连续倒塌条件可靠度指标。采用基于风险的结构连续倒塌概率表达式,分析地震作用下钢框架结构发生局部破坏后的连续倒塌全概率可靠度,为准确评价钢框架结构在地震作用下的抗连续倒塌能力提供依据。