远场地震和近场地震对建筑结构易损性的影响

能够在地震发生之前对地震可能造成的灾害进行定量的估计具有重要的意义。因此,本论文在四个地震作用水平和四水准抗震设防目标的前提下,将钢筋混凝土框架结构的性能指标进行量化,确定钢筋混凝土框架结构在各项性能水平下的极限状态和判别准则。以典型的中小学建筑钢筋混凝土框架结构为研究对象,利用ZEUS-NL分析软件建立该结构的非线性有限元模型,考虑结构恢复力模型的不确定性和地震动的不确定性,分别绘制该结构在远场-强震和近场-强震情况下的易损性曲线,并对比分析远场和近场地震对结构易损性所产生的影响。     

近场地震下考虑桩-土-框架结构相互作用的拟动力试验

考虑桩-土-结构相互作用,建立整个结构体系模型,在土槽实验室模拟框架结构在近场地震作用下的反应。由于下部结构的不可控性和土体的不确定性,提出采用反演分析识别下部结构的动力反应。试验中通过传感器有效的获取下部结构状态信息,确定桩-土工作状态,运用子结构的概念完成整个结构体系的拟动力试验。利用实验室大型土槽,设计一个以钢管桩为基础的8层框架结构,探讨脉冲型地震和常规地震下作用下钢筋混凝土框架结构的反应。通过对比结构的破坏形态、底层的位移时程曲线和滞回曲线得到:脉冲型地震作用下,结构的反应远远大于常规地震下的反应;高强度的速度脉冲将引起结构产生更大的残余变形,同时结构有更高的位移需求。分离出基础引起的结构变形,基础的转角将大大增加结构的顶点位移,并且近场地震放大作用更加明显。     

近场地震下带楼梯框架结构弹塑性分析

为了研究近场地震作用下楼梯对钢筋混凝土框架结构的动力弹塑性影响,选取设防烈度为8度0.2g某地区钢筋混凝土框架结构,采用附加系数法设定6组模型,选用集集地震中2组近场地震波和2组远场地震波作为输入,应用Matlab2010对模型进行动力弹塑性时程分析。对比了近场和远场地震作用下不同模型的顶层位移和层间转角的变化情况,研究了近场地震对于不同模型弹塑性变形的影响。结果表明:与远场地震相比,近场地震对结构顶层位移和层间转角的影响更明显,随着楼梯对结构刚度影响增大,结构的顶层位移和层间转角最大值降低;当罕遇地震时,近场地震作用下结构产生的层间转角更大,损伤更加明显。     

近场脉冲型地震作用下框架结构特殊反应研究

基于Open Sees平台建立自振周期不同的3层、12层的框架结构模型,并对这些结构在近场脉冲型地震动和普通地震作用下的动力响应进行了研究。通过比较分析,得到了近场脉冲型地震与不含速度脉冲地震对结构反应影响的区别。结果表明:近场脉冲型地震动含有较丰富的低频成分,因此近场脉冲型地震动作用在中长周期的框架结构上产生的层间位移角远大于不含速度脉冲地震加载后产生的层间位移角,而在短周期的结构上二者产生的层间位移角相差不大,近场脉冲型地震动对长周期结构的影响更为明显。     

近场地震竖向效应对结构位移的影响

基于30组近场地震记录,研究了近场地震竖向效应对结构位移的影响。对6层和10层框架结构算例分别输入每一组近场地震记录进行动力时程分析,时程分析统计结果表明,近场地震竖向效应对框架结构楼层及层间位移具有明显的增大作用,必须引起地震工程界研究、设计人员的高度重视。     

近场水中爆炸作用下钢筋混凝土桩破坏模式及损伤评估研究

高桩码头是我国重要的港口结构,其在服役期间可能遭受偶然爆炸或者恐怖爆炸荷载作用。钢筋混凝土桩是高桩码头的主要承重构件,需要对其在近场水中爆炸荷载作用下的动力响应和破坏模式进行研究,进而对高桩码头的抗爆性能及安全性进行评估。对某型高桩码头的钢筋混凝土桩在近场水中爆炸荷载作用下的破坏模式及损伤评估进行了研究。通过与试验结果的对比分析,对数值分析方法进行验证;建立了钢筋混凝土桩在爆炸荷载作用下的三维分析模型,研究了半径数对钢筋混凝土桩的动力响应和破坏模式影响;基于分析结果,建立水中爆炸作用下的损伤评估机制,给出该型钢筋混凝土桩在给定工况下抗爆的安全范围,研究成果可以为该类型高桩码头抗爆设计及分析提供参考。     

近场地震下混凝土框架考虑不确定性的#br# 抗震风险与恢复性评估

结构的抗震恢复性表征了结构震后维持和恢复其功能的能力,是近年来地震工程学界研究热点之一。文章以我国8度区典型中低层混凝土框架为例进行系统性的抗震恢复性评估。考虑结构设计参数以及震后修复行为的不确定性,探讨混凝土框架在远近场地震下的恢复性差异。通过增量动力分析的方法得到结构的易损性曲线,并在此基础上分析计算结构的经济损失、震后残余功能以及结构功能恢复过程。研究结果表明：相较于远场地震,近场地震对结构的破坏作用显著;近场地震显著增大了结构的易损性,同时造成更大的经济损失,更小的结构震后瞬时残余功能以及更长的功能恢复过程,降低结构的抗震恢复性;忽略结构不确定性会低估经济损失,一定程度上高估震后残余功能和结构抗震恢复性。研究结果可为考虑近场地震的混凝土框架结构的新建设计或者维护加固提供参考。     

基于变形和能量双参数损伤的消能摇摆架-框架结构抗震性能分析

为研究消能摇摆架对钢筋混凝土(RC)框架结构的损伤控制作用及其应用于工程抗震加固的可行性,对一栋五层设计有消能摇摆架-框架的RC混凝土框架结构,与设计有屈曲约束支撑加固的消能减震结构、设计有摇摆墙加固的抗震结构和基础隔震结构进行抗震性能对比,通过分析在近场脉冲地震动、近场无脉冲地震动和远场地震动作用下各结构的位移、耗能情况,计算各结构的楼层损伤指数。分析结果表明:消能摇摆架能够有效抑制RC框架结构层间变形发展,减少结构耗能,降低RC框架结构的损伤,可用于结构的抗震加固。     

刚构桥纵向激励下近远场地震动反应比较

利用四个台站记录到的近场和远场地震动研究了钢筋混凝土刚构桥在近场脉冲型地震动纵向激励下的反应和在远场地震动激励下的反应,并将两种地震动作用下的桥梁地震反应进行了比较,分析了大跨度桥梁在两种类型地震动作用下的反应特性,对位于近场区的大跨度刚构桥的抗震设计提出了建议。     

框架-剪力墙结构静力弹塑性简化分析模型探讨

在对钢筋混凝土框架-剪力墙结构中剪力墙简化模型-等代框架模型分析的基础上,探讨了该模型在钢筋混凝土框架-剪力墙结构静力弹塑性计算中的应用,并进行了单片墙元与等代模型的弹塑性分析的对比,阐明了应用简化模型对框架-剪力墙结构进行罕遇地震作用下弹塑性分析的可行性。     

偏心框架结构在水平地震动作用下的弹塑性分析

通过单层质量偏心体系钢筋混凝土框架结构,运用ANSYS软件,建立钢筋混凝土有限元空间实体整体式模型结构,输入罕遇地震波进行弹塑性时程分析,研究在单向水平地震作用下结构弹塑性侧扭耦合扭转地震响应。     

屈曲约束钢板墙-钢筋混凝土框架结构滞回性能试验研究

为改善钢筋混凝土框架结构的抗震性能,将屈曲约束钢板墙作为抗侧力构件和耗能构件,应用于混凝土框架结构形成屈曲约束钢板墙-钢筋混凝土框架结构体系。通过2个两层单跨缩尺结构模型的拟静力加载试验和有限元模拟,对屈曲约束钢板墙-钢筋混凝土框架结构体系的滞回性能进行了研究,包括其受力过程、破坏模式、耗能能力、刚度退化和承载力退化等。研究结果表明,屈曲约束钢板墙-钢筋混凝土框架结构具有良好的抗震性能,屈曲约束钢板墙不仅能够提高混凝土框架结构的侧移刚度和屈服荷载,还对结构的耗能能力、延性和冗余度等有较大的改善。试验模型的能量耗散系数最大可接近2.0,位移延性系数可达到10.0左右,均比纯钢筋混凝土框架结构有较大提高。基于上述研究结果,提出了屈曲约束钢板墙的滞回模型,与试验结果的对比表明,该滞回模型能够较好地模拟试验模型的受力情况,可用于该类结构的非线性动力弹塑性分析。     

薄钢板剪力墙加固带填充墙钢筋混凝土框架结构抗震性能试验研究北大核心CSCD

采用薄钢板剪力墙加固既有钢筋混凝土框架结构是一种简便有效的结构修复方法。为研究采用薄钢板剪力墙加固的带填充墙钢筋混凝土框架结构的抗震性能,对5个缩尺比为1∶3不同形式的两层单跨钢筋混凝土模型进行了水平荷载作用下的低周反复试验,分析了各模型的滞回性能、延性及耗能能力。结果表明,在水平荷载作用下薄钢板剪力墙加固的带有填充墙钢筋混凝土框架结构的水平承载力、耗能能力及延性均得到了明显的提升;与纯框架结构相比,有完整填充墙的框架结构的水平承载力、耗能能力和延性均有所提升,但带洞口填充墙的框架结构的延性并未提高;采用薄钢板剪力墙加固后的带填充墙钢筋混凝土框架结构的承载力和耗能能力均有提高,但延性均有降低,其原因是薄钢板平面内拉力场的作用引起钢筋混凝土框架柱内的剪力明显增加所致。     

基于统计矩的确定及不确定性结构损伤识别理论在振动台试验中的应用

以位移统计矩理论为基础,对钢筋混凝土框架振动台结构进行损伤识别。采用位移四阶统计矩作为损伤指标,利用模型修正的方法对平面框架结构进行损伤识别,然后利用概率密度演化理论,对考虑阻尼比为不确定性参数的随机结构进行损伤识别,采用损伤程度的概率密度函数进行损伤判别。通过振动台试验数据对建立的理论分析模型进行模型验证,选取3个典型工况进行确定性分析研究,进一步对试验中前20个工况进行损伤识别。在此基础上,对所选取的3个典型工况进行了不确定因素分析,并将识别结果与试验中不同工况下的损伤情况进行对比。结果表明,利用确定性和不确定性损伤识别理论对钢筋混凝土结构进行损伤识别可行、有效。     

单层偏心结构在水平地震动作用下的弹塑性分析

通过单层质量偏心体系钢筋混凝土框架结构,运用ANSYS软件,建立钢筋混凝土有限元空间实体整体式模型结构,输入罕遇地震波进行弹塑性时程分析。研究在单向水平地震作用下结构弹塑性侧扭耦合反应与混凝土结构从弹性、开裂、屈服直至结构的全部反应。     

近场地震作用下型钢-混凝土组合结构桥易损性分析

考虑近场速度脉冲型地震动特征,对型钢-混凝土组合结构桥梁的地震易损性进行分析。以一座工字型钢-混凝土组合梁桥为例,从PEER数据库挑选60条近场地震动记录作为输入,对桥梁结构整体性能和局部性能两个层次的易损性进行分析,给出了桥梁结构的整体和局部地震易损性曲线。通过与远场地震作用下的桥梁结构地震易损性分析结果的对比研究,发现：近场速度脉冲型地震引起的桥梁结构整体和局部地震需求均显著大于远场地震|在近场地震作用下,桥墩是型钢-混凝土组合桥梁的最易损构件,混凝土横梁与栓钉的易损性水平低于桥墩。     

近场区竖向地震动对钢筋混凝土框架结构抗震性能的影响

对竖向地震动进行统计分析,采用与水平地震动相比较的方法来间接反映竖向地震的特性。对断层距、震级、场地条件、震源机制进行分类,考察诸因素对加速度峰值比的影响。分析断层距对加速度反应谱比的影响,在近场区及短周期段,竖向地震动伪加速度反应谱值大于水平方向的谱值,远大于规范中所采用的0.65的系数。采用OpenSees程序对一地震模拟振动台的框架试验结果进行分析,验证了分析方法的可行性。8层钢筋混凝土框架结构的非线性动力分析表明,在竖向和水平地震动共同作用下,近场区钢筋混凝土框架柱的承载能力可能由拉-弯和拉-剪受力状态控制。     

考虑结构不确定性的多层框架结构地震易损性分析

文中选取常见的六层钢筋混凝土框架结构作为研究对象,考虑地震动与结构模型的双重不确定性,基于拉丁超立方抽样和正交设计相结合的试验方法针对结构模型建立了27个结构样本,应用OpenSees分别对每个样本开展增量动力分析,分别计算出每个样本在27条地震动的12次调幅作用下的各算例所对应的最大层间位移角。并对最大层间位移角与峰值加速度结果进行回归分析。以结构最大层间位移角作为损伤指标得到结构地震易损性曲线,并对比分析了地震动记录条数与模型不确定性对结构地震易损性的影响。结果表明,文中提出的分析方法能够较好的考虑地震动不确定性与结构自身不确定性,是一种有效的理论易损性求解方法;结构模型自身的不确定性对结构地震易损性结果具有较大的影响,这种影响对结构在大震作用下的抗倒塌能力尤为明显;文中的研究结果可为评估多层框架结构的地震灾害损失提供基础数据。     

钢框架—钢筋混凝土核心筒结构的协同工作性能分析

近年来,随着建筑工程领域的快速发展,钢框架-钢筋混凝土核心筒在很多建筑结构中得到了广泛的应用。为了提高钢框架-钢筋混凝土核心筒在地震作用下的协同工作性能,以此来降低竖向荷载作用,需要通过在框架结构上安装斜撑框架和增加大型斜撑设备等措施,达到稳定结构的作用。本次研究中主要利用有限元软件分析方法,对钢框架-钢筋混凝土核心筒在地震作用下的性能进行简单的分析,在此基础上对钢框架-钢筋混凝土核心筒的协同工作能力进行研究,最后讨论了竖向荷载作用下的变形作用,最后做出总结。     

考虑土-结构相互作用高层框架结构静力弹塑性分析方法的研究

本文应用子结构方法对天然地基上带刚性整体基础 (箱型基础或筏板基础 )的高层框架结构进行了平面静力弹塑性 (Pushover)分析 ,地基阻抗采用拟合数值结果得到的近似公式 ,上部框架结构采用杆系模型。并就其水平荷载模式、目标位移等几个关键问题进行了研究。文末对一栋 12层的钢筋混凝土框架结构进行了静力弹塑性 (Pushover)分析 ,说明了本文建立的考虑土 -结构相互作用高层框架结构静力弹塑性 (Pushover)分析方法的可行性