主余震序列作用下钢筋混凝土框架结构损伤分析

一次强震过后通常伴有多次余震发生。由于主震和其后续余震之间的间隔时间较短,使得主震损伤结构未能得到及时修复而进一步遭受余震作用,产生“二次损伤”。为此,以一栋5层按我国相关设计规范设计的钢筋混凝土框架结构为研究对象,对主余震序列对结构造成累积损伤及余震对结构造成的增量损伤进行了研究。选取75条真实主震及其余震记录构成序列型地震动输入。同时,采用真实主余震序列中的主震记录,分别采用重复法和随机法两种人工余震构造方法,构造两组人工主余震序列作为地震输入。采用改进的Park-Ang损伤指数作为结构损伤指标,对结构在主震及其在真实和人工主余震序列作用的损伤进行计算,并对余震产生的结构增量损伤进行评估。进一步以峰值加速度、谱加速度、Arias强度作为主震和余震强度参数,研究了余震与主震强度比与余震增量损伤之间的相互关系。分析结果表明：基于随机法的人工主余震序列会对结构造成最显著的增量损伤;采用余震和主震强度比可以较好地预测余震增量损伤的显著性。     

钢筋锈蚀与余震对RC框架结构地震损伤与易损性的影响分析

为量化钢筋锈蚀与余震对钢筋混凝土结构抗震性能的影响，选取两栋按我国现行规范设计的中国东南沿海地区钢筋混凝土框架结构为研究对象，考虑未锈蚀和由低到高三种不同锈蚀率(5%、10%和15%)的四种工况，采用真实主余震序列作为输入，选取Park-Ang损伤指数作为结构损伤指标，开展了主余震序列作用下的未锈蚀与锈蚀钢筋混凝土框架结构的地震损伤评估与易损性分析。计算结果表明：锈蚀率的提高加剧了主余震序列作用下的结构累积损伤，其增长率最大可超过50%。由钢筋锈蚀单一因素引起的结构损伤在主余震累积损伤中的占比最高可超过30%。此外，钢筋锈蚀因素会导致结构的主余震易损性曲线发生显著提升。当锈蚀率较大时，钢筋锈蚀对结构易损性的影响与余震对结构易损性的影响相接近。钢筋锈蚀和余震两个因素的耦合作用会使结构的易损性水平发生更为显著的提升。因此，十分有必要在既有钢筋混凝土结构抗主余震性能评估中考虑钢筋锈蚀因素的影响。     

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。     

基于典型失效模式可靠度分析的柱端弯矩增大系数概率评定

提出一种基于典型失效模式可靠度分析的柱端弯矩增大系数（column overdesign factor）η_c的概率评定方法。该方法利用可靠度理论对结构典型失效模式的发生概率进行分析,获得能使结构最可能发生“强柱弱梁”破坏的最优η_c取值。以一栋五层钢筋混凝土框架结构为例,对提出方法进行应用研究,考虑屈服失效、极限变形失效和剪切失效3类失效机制,选取7种典型失效模式。研究结果表明：我国现行规范建议的η_c取值无法保证钢筋混凝土框架结构最大可能发生“强柱弱梁”破坏,而当η_c取值大于3.1时,钢筋混凝土框架结构发生“强柱弱梁”破坏的概率最大。     

西安地区风险导向地震动参数的确定

为实现一致倒塌风险,对风险导向地震动参数进行了研究．首先,基于ArcGIS Engine平台,采用离散算法对西安地区的计算控制点进行了概率地震危险性分析;然后,根据地震危险性分析得到的年超越概率曲线,考虑结构的地震易损性,基于地震动决策参数已有的研究成果,通过风险积分得到了各计算控制点的风险导向巨震、大震、中震的地震动参数PGA_RV、PGA_RM、PGA_RD,并计算了风险系数R_c（风险导向大震的地震动强度与大震对应地震动强度之比）以及风险导向巨震、风险导向大震与风险导向中震地震动参数的比例关系K₁、K₂;最后,分别取结构易损性对数标准差βR为0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0,通过参数影响分析研究了βR对PGA_RM、R_c、K₁和K₂的影响．研究结果表明:倒塌概率并不会随着极罕遇地震对应地震动强度的增加而增加;PGA_RM、R_c、K₁和K₂都随着βR的增加而增加;βR越大,对PGA_RM和R_c的影响越大,对K₁和K₂的影响不变;K₁和K₂比PGA_RM和R_c对βR敏感,K₁对βR最敏感．本文得到的西安地区的风险导向地震动参数可以为抗震设计提供参考．     

基于易损性的RC空间框架填充墙结构连续倒塌能力分析

为研究填充墙对RC空间框架抗竖向连续倒塌能力的影响,对一栋6层双跨RC框架结构采用OpenSees有限元软件进行了建模,利用集中塑性的beamWithHinges单元模拟填充墙的性能。考虑到结构的不确定性,在有限元模型的基础上采用改进的拉丁超立方体抽样法获得了性能不同的100个纯框架结构和100个框架填充墙结构,并采用PDA方法和竖向IDA方法对取得的样本进行了易损性分析和对比。分析结果表明：填充墙提高了框架结构的抗倒塌能力,发生连续倒塌概率相同的情况下,框架填充墙结构的承载能力要比纯框架结构的高10%~20%。此外,两种分析方法对纯框架结构的抗连续倒塌能力分析差别较小,而对于带填充墙的框架结构,PDA方法计算结果则偏于保守。     

钢筋混凝土框架结构位移放大系数能力分析

结构位移放大系数能力值是预测结构最大变形能力,确定结构之间最小距离,防止结构在地震作用时因相互碰撞而发生倒塌的关键设计参数。但是目前我国结构抗震规范中并没有引入结构位移放大系数的概念。考虑不同设防烈度,不同层数严格按现行抗震规范设计了17个典型RC框架结构,采用OpenSees进行有限元建模与分析,并采用结构振动台试验数据和拟静力试验数据对有限元模型进行验证。分别采用非线性静力方法和非线性动力方法,对所设计典型结构的地震反应进行了分析,得到了按现行抗震规范所设计结构的位移放大系数能力值的取值及其变化规律。分析结果表明,采用结构位移放大系数能力值,可以预测结构临界倒塌状态时的结构最大弹塑性变形。按我国现行抗震规范设计的VI、VII、VIII度RC框架结构,位移放大系数能力值的最小值分别为15、10、5,具有良好的变形能力。结构位移放大系数与结构反应修正系数的比值(Cd/R)在0.8～1.2范围内,这和NEHRP推荐条文中的取值相近,但稍微偏大。     

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。     

考虑模型不确定性的结构可靠度分析方法

为了更充分地研究模型不确定性对结构可靠度的影响,本文将综合考虑物理不确定性和模型不确定性,以Bayes理论为数学工具,对结构的统计可靠度问题进行研究．首先对Bayes理论进行概括和总结,采用该理论对结构工程中的模型不确定性进行建模和分析;然后研究考虑模型不确定性的结构可靠度分析方法,给出考虑模型不确定性的各种结构可靠性...     

工程场地浅层剪切波速结构反演

目的反演工程场地浅层剪切波速结构,验证中美联合地脉动台阵观测记录适合应用于实际工程场地的浅层剪切波速结构.方法对唐山地区两个实际场地观测,从地脉动台阵观测竖向记录中提取了Rayleigh波相速度频散曲线,从地脉动台阵3分量记录中提取了Love波相速度频散曲线,采用Haskell矩阵计算理论的Rayleigh波和Love波相速度.结合遗传算法与单纯形结合的反演算法对唐山地区的两个具体场地浅层剪切波速度结构进行了反演,并与实际的钻孔资料进行了对比.结果场地1提取的相速度频散曲线与理论计算结果有一定的差别.场地2提取的相速度频散曲线与理论计算结果符合较好,场地2的剪切波速结构反演结果较好,与钻孔资料的平均误差均在20%以内.结论利用从地脉动记录中提取Rayleigh波和Love波相速度频散曲线,反演场地剪切波速结构效果较好,适用于实际工程场地的浅层剪切波速度结构反演.