不同抗震等级RC框架结构抗地震倒塌能力的研究

为研究抗震等级对钢筋混凝土（RC）框架结构抗地震倒塌能力的影响,根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）分别设计了不同抗震设防烈度和抗震等级的20个典型RC框架结构,应用动力增量分析法对框架结构进行了倒塌易损性分析,并对比了不同抗震等级框架结构的抗地震倒塌能力。结果表明：框架结构的抗震等级对其抗地震倒塌能力有重要影响,同一抗震设防烈度下,随着抗震等级的提高,其倒塌概率不断减小,倒塌储备系数（CMR）不断增大,框架结构的抗地震倒塌能力不断提高。框架柱的轴压比、纵向配筋率和体积配箍率是影响框架结构抗地震倒塌能力的重要因素。     

不同抗震设防RC框架结构抗倒塌能力的研究

地震作用下建筑结构的抗倒塌能力是基于性能抗震设计的核心目标.建筑结构需要足够的抗倒塌安全储备,以避免大震或特大地震的倒塌破坏.我国现行抗震设计尚缺乏大震抗倒塌定量设计方法和抗地震倒塌能力的定量评价指标.该文基于IDA的结构抗倒塌易损性分析方法,定量评价了按现行规范设计的不同抗震设防烈度多层RC框架结构的抗地震倒塌能力和...     

RC框架抗连续性倒塌设计及抗震设计比较

随着科技日益发展,各种新技术逐渐应用到建筑工程建设中。建筑结构连续倒塌事件频繁发生,严重威胁到公共安全,已成为社会大众谈论的火热话题。同时,随着地震灾害的频繁发生,对建筑结构也造成严重的威胁。因此,本文以RC框架为基点,对其抗连续性倒塌设计、抗震设计对比予以探讨。     

基于显式算法的RC框架结构抗地震倒塌能力分析

相比于传统动力学分析所采用的隐式算法,显式算法非线性分析的收敛性更好,适宜用来分析结构在倒塌状态附近的强非线性行为。该文基于OpenSees软件平台,采用一种基于修正蛙跳法的显式算法,对按我国规范设计的6个钢筋混凝土（RC）框架结构的抗倒塌能力进行了评估,获得了结构的倒塌易损性曲线,计算得到了结构的倒塌裕度比。在分析过程中,该文对4种不同判据对抗地震倒塌能力的影响进行了分析。其中,第1和第2种判据分别对应我国和美国规范建议的弹塑性层间位移角限值1/50和4%;第3种判据以IDA（Incremental DynamicAnalysis,增量动力分析）曲线上切线斜率低于初始线弹性阶段斜率的20%时的点为结构倒塌点;第4种判据则以结构竖向位移达到1 m来定义结构倒塌状态。分析结果表明：显式算法具有更强的结构非线性分析能力,因此可以更好地模拟结构的倒塌极限状态。判据1~判据3更适宜在结构设计时被用来控制结构倒塌,而判据4利用了结构倒塌的物理意义,其评估结果更接近结构的真实抗倒塌能力。     

节点对RC框架结构抗连续倒塌能力影响研究

为了解节点对结构抗连续倒塌能力的影响,使用按照我国规范设计的RC框架结构对该问题进行了研究。对比了考虑节点影响和不考虑节点影响两种情况下的分析结果,发现节点对结构抗连续倒塌能力影响不能忽略,考虑节点影响后位移反应增大,结构抗连续倒塌的承载力会明显降低。该文同时对锚固在节点区的梁柱钢筋直径和强度、节点区剪切变形、节点区混凝土抗压强度等指标进行了参数分析,分析结果表明锚固在节点区的梁柱钢筋直径和强度对结构抗连续倒塌能力影响显著,而节点区剪切变形和混凝土抗压强度对结构抗倒塌能力基本无影响。此外,研究了考虑节点影响时结构构件的破坏模式,分析结果表明按我国规范设计的RC框架结构在连续倒塌过程中构件仍以弯曲破坏为主,并没有发现构件出现剪切破坏。研究结论为RC框架结构抗连续倒塌设计和加固提供了参考依据。     

沿海环境影响下的RC框架结构抗倒塌体系的建立

当前在沿海环境影响作用的诱因下，造成结构工民建筑破坏范围不断扩大直至连续倒塌的现象比比皆是。本文首先探讨了沿海环境影响下的RC框架结构的腐蚀发生的机理，然后具体分析了抗倒塌的措施，最后通过案例分析了抗倒塌的结构理论计算情况。     

不同CMR的RC框架结构地震损失分析

为研究结构抗倒塌储备能力对减小结构地震损失的作用,提出基于结构抗倒塌能力储备系数(CMR)的钢筋混凝土框架结构地震损失分析方法。利用IDA方法,确定结构在连续地震强度下的易损性,根据结构的破坏概率及易损性曲线计算地震经济损失。将结构抗倒塌能力指标CMR与结构在给定地震强度下的经济损失相结合,建立基于CMR的地震损失模型。对脆性及延性结构的倒塌特性和地震损失进行了系统地对比分析。通过四个RC框架结构分析,结果表明:地震损失评估与结构的CMR具有密切关系。在给定地震强度作用下,结构地震损失随CMR的增大而减小;CMR较小的结构随地震强度的增大损失增加较快,而CMR较大的结构则随地震强度的增大损失增加相对较平缓。所提出基于结构CMR地震损失评估思想可以作为量化地震损失评估较有前景的改进方法。     

FRP加固非延性RC框架结构的地震易损性分析

对FRP加固非延性RC框架结构的地震易损性进行分析。以3层、6层和9层非延性RC框架结构为研究对象,针对三种不同的FRP加固方案,分别采用云图法和Pushover方法对结构的地震需求和抗震能力进行分析。通过对比FRP加固前后非延性RC框架结构的地震易损性,评估FRP加固方法对非延性RC框架结构抗震性能的影响。研究结果表明:FRP加固方法可以有效提高非延性RC框架结构抗震性能。在所采用的FRP加固方案中,底层关键楼层加固方案对非延性RC框架结构的抗震性能改善作用最为明显。此外,FRP加固方法对非延性RC框架结构的性能改善作用与结构高度相关,结构越高,FRP加固效果越差。     

提高建筑结构抗地震倒塌能力的设计思想与方法

随着地震灾害的频发,高层建筑的抗地震与抗倒塌能力面临着新的要求与挑战,这就要求在高层建筑结构设计中,在保持结构强度与刚度要求的基础上,提升建筑结构的抗震性能与塑性能力,以实现对地震产生的能量进行有效吸收。文章围绕结构选型与布置等方面展开对高层建筑结构抗地震与抗倒塌能力设计思想与方法的论述。     

不同设防水平钢框架结构抗地震倒塌性能研究

钢框架结构虽具有抗震性能优异的显著优点,但在强震作用下仍会不可避免的发生倒塌破坏,带来巨大的经济损失和人员伤亡。为保证钢框架结构的地震安全性,该文介绍了基于集中塑性铰模型的钢框架结构数值建模方法,进而基于增量动力分析(IDA)方法,开展了5个不同设防水平五层三跨钢框架结构的抗倒塌性能分析。结果表明:集中塑性铰模型可准确模拟钢框架结构的地震灾变过程,并能显著提升计算效率;相同平立面布局下,随着抗震设防水平提高,钢框架结构的倒塌变形能力限值不断增大,以相同层间位移限值评估相同平立面布局不同设防水平钢框架结构的抗倒塌能力并不合理;按我国现行规范设计的不同设防水平钢框架结构的抗倒塌能力满足"大震不倒"的抗震设防要求,但其抗倒塌储备系数随设防水平提高不断降低。     

地震作用设计参数调整对框架结构抗震设计及安全性的影响

汶川、芦山等大地震震害经验表明：地震中建筑遭受的实际烈度经常远高于规范规定的设防烈度,这导致建筑结构在地震中受到非常严重的破坏。虽然随着规范的改进和新的设防区划图的提出,我国建筑抗震的安全水准在不断提升,但是很多专家仍认为目前建筑结构的抗震安全储备偏低。因此,确定合理的地震作用对保证建筑结构的抗震安全性有重要意义。该文以基于2010版《建筑抗震设计规范》设计的一系列钢筋混凝土框架结构为研究对象,通过调整地震动力放大系数、地震作用和荷载分项系数等参数的取值,对框架进行重设计,并对框架结构进行倒塌分析,研究地震作用设计参数调整对框架结构的设计控制指标、地震力、材料用量和抗震安全性造成的影响。研究结果表明：调整措施将使底层柱轴压比增大约8%;楼板和框架梁的钢筋用量提高约6%;对初始破坏始于底层的倒塌模式,调整措施能明显提高结构的抗震安全性,但随着设防烈度提高,地震下抗倒塌能力的提高程度略有降低。     

强震作用下附设粘滞阻尼器RC框架结构的 耗能机制与抗倒塌性能研究

大量震害调查结果表明强震作用下普通RC框架结构很难避免出现薄弱层的累积耗能集中,以致结构倒塌。作为一种已推广应用的耗能装置,粘滞流体阻尼器可在不改变原有结构体系刚度分布的前提下有效耗散地震输入能量,提高结构抗倒塌性能。根据中国现行抗震规范设计了三组不同高度的RC框架结构,并分别进行了附设粘滞阻尼器的消能减震设计。采用弹塑性时程分析方法对各结构进行了地震响应计算,对比了减震前后结构的累积滞回耗能分布模式和耗能机制,并且采用基于IDA的结构抗倒塌易损性分析方法,定量评价了各结构的抗地震倒塌能力和抗倒塌安全储备。结果表明,附设粘滞阻尼器可显著改善RC框架结构的耗能机制,降低主结构构件的损伤程度,有效提高结构的抗倒塌性能。     

地震动持时对考虑梁柱节点区不同破坏模式RC框架的地震易损性影响

地震动持时对非弹性结构的累积损伤和破坏有较大影响,但目前抗震分析设计中对地震动持时的规定是不明确的。从美国太平洋地震工程研究中心地震动数据库中选择具有不同持时和加速度峰值的60条地震动记录（PEER）中选取具有不同持时和加速度峰值的60条地震动记录,并划分为长、短持时两组各30条。利用OpenSees分析软件建立了一钢筋混凝土框架-填充墙结构教学楼的三维空间模型。分别以梁柱节点区不考虑非弹性变形、梁柱节点区考虑钢筋黏结滑移、梁柱节点区考虑钢筋黏结滑移和剪切变形三种工况来依次模拟节点区的破坏模式。以此60条地震动记录为输入进行结构的地震易损性分析,得到在五种损伤水平下,对应于不同工况两组持时记录的结构地震易损性曲线,进而评估地震动持时对考虑节点区不同破坏模式结构抗震性能的影响。分析结果表明,相对于短持时地震动记录,长持时地震动记录使结构在相应损伤水平和工况下的超越概率明显提高;同一损伤水平下,按照梁柱节点区不考虑非弹性变形,考虑钢筋黏结滑移,同时考虑钢筋黏结滑移和剪切变形的顺序,长、短持时地震动记录作用下其超越概率均显著提高,且长持时地震动记录对节点区考虑钢筋黏结滑移和剪切变形结构的影响更为明显。     

基于抗规和隔规的RC框架隔震结构设计对比

未来我国隔震设计将存在两个依据,包括抗规（《建筑抗震设计规范》）和隔规（《建筑隔震设计标准》）,两种规范的设计方法和关键设计指标存在显著差别,而关于两种规范的设计对比研究还相对较少。该文以RC框架隔震结构为基本研究对象,基于两种规范设计了具有不同结构高度的3组6个案例,明确了基于隔规设计的控制因素,对比分析了基于两种规范设计的结构的地震响应和经济性差别。该文研究结果表明基于隔规设计的控制因素为底部剪力比。相比于抗规,基于隔规设计时上部结构可采用更柔的设计方案,上部结构地震作用存在15%~20%左右的降低,但由于上部结构刚度降低程度大于地震作用降低程度,导致上部结构最大层间位移角增大。随着结构高度的增加,最大层间位移角增大程度显著增加。在材料用量方面,基于隔规设计时混凝土用量存在7.7%~12.1%的减小,钢筋用量则存在11.02%~26.29%的增加;随着结构高度的增加,混凝土用量减少程度逐渐增大,而钢筋用量增大程度逐渐减小。该文的研究成果可为RC框架隔震结构的设计提供重要参考。     

尼泊尔8.1级地震钢筋混凝土框架典型震害及讨论

尼泊尔8.1级地震发生2个月后,该文作者随队开展了为期半个月的尼泊尔地震震害调查。该文报道了尼泊尔8.1级地震中3个调查点的钢筋混凝土（RC）框架结构震害特点。调查表明,除少数医院、政府办公楼、学校建筑为正规抗震设计建造外,大部分RC框架结构为自建民居、商铺。被调查RC框架结构的梁、板、柱均采用现浇混凝土,填充墙均采用粘土砖砌筑。震害主要表现为底层或临街楼层（街道高于底层时）框架柱压弯破坏,填充墙倒塌,柱顶水平施工缝处破坏,部分紧邻填充墙的柱顶部剪切破坏,屋顶女儿墙震损掉落,少数结构发生整体垮塌。该文作者对某一典型区域的框架结构进行了详查,得到6个震损结构的尺寸、材料强度和破坏模式,分析表明,具有较小柱轴压比,较大刚重比的结构具有较好的抗倒塌能力。最后,针对尼泊尔RC框架的震害特点,对比我国相关规范规程和以往震害经验,探讨了防止填充墙相邻柱端剪切破坏的措施、防止施工缝对柱的削弱、非结构构件抗震构造措施的必要性,以及震后建筑安全性鉴定的注意事项。     

RC框架弹塑性位移的解构规则与构件的目标侧移角

研究了RC框架在弹塑性状态下层间位移与构件变形之间的关系。引入塑性变形分布因子作为参数,建立了框架节的塑性变形分布因子与位移延性系数、强柱系数之间的关系,即χ-μ_δ-η_c关系;在此基础上,提出了RC框架弹塑性位移的解构规则,可用于求解构件的目标侧移角,从而实现了基于位移设计的关键一步。     

带施工缝RC框架结构抗震性能的数值研究

对7度、8度、9度区的规则RC框架结构进行非线性动力分析,数值模型分为在各层柱底加入施工缝模型的“带缝框架”和不考虑施工缝影响的“整浇框架”两种。通过对比结构的顶点最大位移、层间位移角、塑性铰分布规律和关键构件的反应等研究施工缝对框架结构抗震性能的影响程度。结果表明,在多遇地震下,结构仍处于弹性状态,施工缝对结构的顶点位移及层间位移角等影响不大。在罕遇地震下,随着地震动增大,结构进入非线性,施工缝的影响逐渐凸显,会使顶点位移及层间位移角明显增大。施工缝使柱端更容易出现塑性铰,更易形成“强梁弱柱”的柱铰破坏模式。在罕遇地震下对结构进行非线性数值分析时应重视施工缝的影响作用。     

设防框架的梁铰模型和能力易损性的试验研究

抗震设防等级越高,建筑物的抗震能力越强。然而反映设防能力区别的实用力学模型及其参数却很少。该研究即通过试验得到RC框架梁的塑性铰的本构模型及概率能力,为整体结构的地震风险研究奠定基础。为此,制作了4组12个基于GB50011-2010不同设防等级和位置的节点缩尺模型并做了拟静力试验。结果表明,节点的破坏实质是梁的受弯破坏,节点所在位置对梁的受力变形指标影响不大。因此,较少的试验试件可得到扩充数倍的梁铰样本,提高概率分析精度。因此,基于试验的统计结果并参照FEMA 356,提炼了不同设防等级的梁的塑性铰归一化本构模型,提出了梁铰破坏程度的性能指标,计算了梁的概率抗震能力,总结了设防能力和易损性的级差。用试验的方法量化结构模型的规范要求并赋予模型指标可靠度,是该文的创新点。