西安小雁塔动态特性计算分析

为了研究土与结构相互作用对砖石古塔动态特性计算结果的影响规律,建立是否考虑土与结构相互作用时西安小雁塔的数值分析模型,计算了小雁塔的前2阶振型及周期,并将理论计算结果与实测结果进行比较。结果表明:采用理论计算法与数值分析法计算砖石古塔的动态特性时,第1阶周期的计算结果均与实测结果较为接近;第2阶周期的计算结果均与实测结果偏差较大,在考虑土与结构相互作用时,数值计算结果与实测结果偏差反而加大;土与结构相互作用对砖石古塔高阶振型的计算结果影响显著。     

基于文献调研的我国建筑结构地震倒塌风险概率评估

基于文献调研,搜集和整理了我国近年来关于建筑结构地震倒塌易损性方面的研究成果,建立了我国建筑结构地震倒塌易损性数据库。基于经典的Cornell地震风险概率计算公式,分别以谱加速度和峰值加速度为地震动强度参数,计算了我国建筑结构的地震倒塌风险概率。通过与美国抗震设计规范FEMA P750和欧洲学者建议的关于建筑结构地震倒塌风险的相关要求进行对比,对我国建筑结构的地震倒塌风险水平进行了评估。分析结果表明: 由于我国现行抗震设计规范GB 50011—2010中并未对结构地震倒塌风险做一致性要求,因此,我国建筑结构的地震倒塌风险概率结果分布较广;随着建筑结构抗震设防等级的提高,其地震倒塌风险概率也随之增加;相比于美国规范和欧洲学者研究成果,我国现行抗震设计规范尚不能对结构的地震倒塌风险进行有效控制。     

基于地震易损性解析函数的概率地震风险理论研究

基于不确定性传递,推导了考虑本质不确定性的地震易损性函数和考虑知识不确定性的地震易损性函数的解析表达式,并给出了其参数确定方法。证明了基于位移的函数与基于地震动强度的函数之间存在一致性。推导了考虑知识不确定性的地震易损性点估计函数的置信度水平。利用地震风险等于地震危险性与地震易损性的卷积,采用幂指数形式的地震危险性函数,进一步将已获得的地震易损性解析函数拓展得到概率地震风险函数的解析形式。利用得到的地震易损性与风险的解析函数,可简化地震易损性和风险评估的过程,方便对不同结构体系进行概率地震安全评估。     

基于变形的土石坝地震易损性分析

地震易损性分析是地震风险分析的重要组成部分,可以预测结构在遭受不同等级地震荷载作用下发生各级破损的概率。土石坝在地震作用下易发生不同程度的破坏,对其进行易损性分析可以为土石坝地震风险分析及评价提供有效途径。考虑土石坝材料参数及地震动输入不确定性因素的影响,提出了基于变形的土石坝地震易损性分析方法。采用正交设计法选取材料参数样本组合,分别施加不同地震峰值加速度进行地震反应分析,基于坝顶相对沉陷破损评价指标,给出了大坝的易损性曲线。以云鹏心墙土石坝为例进行了地震易损性分析,得到大坝不同震损等级的风险概率,对土石坝地震风险评估和抗震设计优化、维修加固决策等具有重要意义和应用价值。     

砖石古塔震害机理分析及加固方案探讨

5·12汶川地震对四川陕西等地的古塔建筑造成了较大的损坏,为了有效地保护古塔建筑这一宝贵的文化遗产,对汶川地震中四川及陕西关中地区部分砖石古塔的震害现象进行了归纳整理,对震害形成机理进行了分析。运用时程分析法,对陕西岐山太平寺塔进行了水平地震反应分析,并提出加固建议。     

砖石古塔抗震加固对策探讨

砖石古塔为古代高层建筑的杰出代表,由于建造年代久远,大多数古塔都遭受过地震的破坏;为了对其进行有效的抗震保护,需要结合其震害形成机制,探讨相应的加固对策。以时程分析法,对国家级重点文物——陕西西安兴教寺塔在水平和竖向地震共同作用下的地震反应进行分析。结合计算结果,分析其震害形成机制,并提出现存砖石古塔的抗震加固措施。     

地震作用下隧道易损性的整体风险评估

综合考虑影响隧道安全的各主要因素,运用整体风险分析法评估隧道在地震作用下的易损性。使用层次分析法,筛选影响隧道易损性的因子;运用概率统计方法,计算隧道易损性的权重组合值,绘出隧道的风险评估图;通过收集的隧道震害资料对该方法进行验证。结果表明,运用整体风险分析法评估地震作用下隧道的易损性是完全可行的。     

单向地震作用下浮放文物倾覆风险评估方法研究

为评估博物馆内浮放文物的地震倾覆风险，将浮放文物、浮放展柜简化为双层浮放的规则块体，利用分体式有限元模型对“博物馆建筑结构-浮放展柜-浮放文物”系统中的地震动力传播过程进行模拟，研究不同宽高比的浮放文物在单向地震波激励下的摇摆运动响应，并采用增量动力分析开展浮放文物地震倾覆易损性分析。据此，提出了两种馆藏浮放文物地震倾覆风险评估方法：一种是将浮放文物地震倾覆易损性曲线与场地危险性曲线进行卷积运算得到文物的地震倾覆风险；另一种则是基于动力放大作用评估文物地震倾覆风险。利用这两种评估方法对某博物馆内浮放扁壶文物进行了风险评估。研究表明：当展柜尺寸一定时，文物宽高比越小，地震倾覆风险越大；两种评估方法均能有效评估馆藏浮放文物地震倾覆风险，其中基于易损性分析的风险评估方法能精确地计算出文物地震倾覆风险值，而基于动力放大作用的评估方法能快速、准确地进行地震倾覆风险值计算，便于应用。     

小雁塔的启示

小雁塔与大雁塔是距今1300年前的唐代(公元701—707年)所建，乃是西安必游之地。作为建筑工作者，对小雁塔格外青睐，因为这座古塔对建筑抗震有所启示。     

小雁塔动力特性及结构损伤识别研究

小雁塔是"丝绸之路"世界文化遗产建筑的重要组成部分,为研究该塔动力特性及结构损伤,采用动态测试系统进行了原位动力测试,采集了在地面随机激励下结构振动信号,通过时域及频域分析,得到了小雁塔沿东西方向及南北方向的前3阶频率、振型及振型阻尼比;并通过计算得到结构模态柔度曲率曲线及曲率幅值突变系数曲线,依据柔度曲率幅值突变规律对小雁塔进行了损伤定位识别。结果表明,结构第2层、第8层及第11层发生了较严重的损伤,损伤程度与柔度曲率幅值突变量关系密切,且结构开洞对损伤定位识别的显著性有一定影响。因此,通过进行砖石古塔原位动力测试,依据模态柔度曲率幅值突变规律可实现结构损伤定位,为古塔结构损伤研究提供了参考。     

Effizienzsteigerung von Textilbeton durch Einsatz textiler Bewehrungen nach dem erweiterten Nähwirkverfahren

Textilbeton ist ein neuer, effektiver und sehr innovativer Baustoff zur Verstärkung von Tragwerken. Im Rahmen der laufenden Forschung stehen die weitere Verbesserung des Verstärkungsverfahrens und die stetige Weiterentwicklung der Faser‐Matrix Kombination im Mittelpunkt der Untersuchungen. Aufgrund der hohen Garnzugfestigkeiten sind bei Verwendung textiler Bewehrungen aus Carbon sehr effektive Verstärkungen herstellbar. Bei ungünstiger Konfiguration der textilen Bewehrungen können jedoch verbund‐ und festigkeitsschädigende Rissbildungen innerhalb zugbeanspruchter Textilbetonbauteile auftreten. Diese Rissbildungseffekte werden in Abhängigkeit von der Belastung maßgeblich durch die wirkenden Verbundkräfte und die verarbeitungsbedingte Garnwelligkeit beeinflusst. Dabei ist die Gefahr eines Verbundversagens durch Delamination besonders in den Bereichen der Lasteinleitung in die textile Bewehrung, wie z. B. Endverankerungen und Übergreifungsstößen, kritisch. Dies führt zu einer Reduzierung der nutzbaren Zugtragfähigkeit der textilen Bewehrung im Gesamtbauteil. Um die Effizienz der textilen Bewehrung zu erhöhen, wurde daher ein verbessertes Textilherstellungsverfahren auf Basis der Nähwirktechnik entwickelt. Dadurch wird die ungünstig wirkende Garnwelligkeit deutlich reduziert. Der vorliegende Aufsatz beschreibt vergleichende Untersuchungen der Verbund‐ und Festigkeitseigenschaften zugbeanspruchter Textilbetonbauteile. Die Ergebnisse zeigen, dass mit der Entwicklung des erweiterten Nähwirkprozesses ein maßgeblicher Schritt im Hinblick auf eine weitere Verbesserung der Eigenschaften des Textilbetons erreicht werden konnte. Efficiency Increase of Textile Reinforced Concrete by Use of Textile Reinforcements from the Extended Warp Knitting Process The composite material textile reinforced concrete (TRC) is a new, effective and very innovative method for the strengthening of load bearing structures. Apart from further improvements to the strengthening methods, a continual further development of the fibre‐matrix combination is at the centre of ongoing research. Due to the high tensile strengths of textile reinforcements made of carbon, it enables very effective strengthening of concrete constructions. However, if the textile fabrics are unfavourably configured, bond and strength damaging crack formations within TRC members can occur. Depending on the load, these crack formation effects are substantially influenced by the bond and the size of yarn undulation, which depends on the processing of the fabric. The danger of bond failure by delamination, which particularly occurs in areas of concentrated load introduction into the textile reinforcement, such as final anchorages and overlaps, is especially critical. It results in a reduction of the usable tensile load bearing capacity in the entire member. For this reason, an improved textile manufacturing method based on warp knitting technology was developed. By means of this method, yarn undulation can be reduced considerably. The article on hand describes comparative examinations of the bond and strength properties of tensile loaded TRC elements. The results show that the development of the extended warp knitting process was a substantial step toward a further improvement of the properties of TRC.     

Feuchtesensoren in der Bauwerksüberwachung

Die Bestimmung des Wassergehalts und insbesondere der orts‐ und zeitabhängigen Feuchteverteilung in Baustoffen hat in der Forschung, Baustoffentwicklung, Bauwerksdiagnose und Bauwerksüberwachung einen besonderen Stellenwert. Bei der Untersuchung von Schadensursachen muss an Bauwerken in der Regel die Baustofffeuchte mit bewertet werden, da sowohl wesentliche Baustoffeigenschaften als auch die Dauerhaftigkeit von Bauwerken in entscheidendem Maße von deren Wassergehalt abhängig sind. In jüngster Zeit werden Feuchtesensoren eingesetzt, um die Funktionsfähigkeit und Dauerhaftigkeit von Instandsetzungs‐ bzw. Schutzmaßnahmen zu kontrollieren. Dies soll es dem Bauherrn ermöglichen, rechtzeitig Maßnahmen einleiten zu können, bevor Schäden infolge von Wasser‐ bzw. Chloridzutritt auftreten können. Condition Assessment with Moisture Sensors The determination of the water content in construction materials and in particular with regard to its depth and time dependent distribution is of high interest in the area of research, material development and condition assessment of structures. The assessment of the reason of damages mostly require to regard the moisture content of structures, because the moisture content basically affects material properties and the durability of structures. Recently moisture sensors have been used to control the functionality and durability of repair and protection measures. This enables the owner to carry out accurately timed measures to prevent damages due to the ingress of water and chlorides.     

Umlagerungsverhalten von Plattentragwerken aus Stahlfaserbeton

Das Tragverhalten von Platten aus Stahlfaserbeton ist von starker Nichtlinearität durch Rissbildung und großen traglaststeigernden Umlagerungen geprägt. Für ihre Berechnung und Bemessung wird ein nichtlineares Verfahren vorgestellt. Es basiert auf einer elasto‐plastischen Schädigungsbeschreibung des Faserbetons mit eingebetteter Betonstahlbewehrung und einer Finite Elemente Diskretisierung des Stabstahls und der Platte mit regularisierter Verschmierung der Rissbildung im Elementnetz. Das Verfahren wird an einer punktgestützen Stahlfaserbetonplatte eines Großversuchs angewendet und verglichen mit anderen gängigen Methoden, nämlich einer linear‐elastischen Schnittgrößenermittlung bzw. der Bruchlinientheorie. Zur Bemessung erweist es sich als sehr geeignet, allerdings – ähnlich den beiden anderen Verfahren – abhängig von der angenommen Rissbildung, der Nachrisszugfestigkeit und geometrischen Größen. Redistribution Effects of Steel Fibre Reinforced Concrete Slabs Numerical Computation and Design The bearing behaviour of steel fibre reinforced concrete (SFRC) slabs is mainly affected by nonlinearity due to cracking and redistribution effects leading to an increased bearing capacity. A nonlinear approach for structural analysis and design of such structures is presented. It is based on an elasto‐plastic damage theory to model material behaviour of SFRC and allows for additional embedded rebars. By adopting a finite element discretisation of the slab structure a regulated smeared modelling of cracking is achieved. Further the nonlinear model is applied to a full scale test of a SFRC flat slab structure and results are compared to alternative already well established methods, namely a linear elastic analysis and the yield line theory. The proposed method is proven to be very suitable for design but – alike the alternatives – depends on assumed crack patterns, residual tensile strength of the SFRC and geometrical parameters.