基于结构性能的抗震设计与抗震评估方法综述

基于性能的结构设计是21世纪抗震设计的发展趋势，而新建结构的抗震设计与在役结构的抗震评估及加固设计则是减轻地震灾害的二个重要方面．对基于性能的结构设计方法进行了评述，并对性能设计理论在结构抗震性能评估与加固设计中的应用状况进行了分析，进一步指出建立在役结构抗震性能评估及加固理论与方法需研究解决的问题．     

现役结构抗震评估地震作用确定方法

目的研究现役结构基于性能的抗震评估时,地震作用水平的确定问题．方法以基于性能的抗震设计为出发点,采用Poisson模型,按照等超越概率原则确定后续服役期内中小震、中震、大震的重现期．结果提出了现役结构三水准抗震评估设防标准．借鉴地震危险性分析的最新成果,给出了烈度、地震影响系数、地震地面加速度的换算关系．通过调整设计基准期,将等超越概率原则推广到考虑不同结构重要性的现役结构抗震评估设防．结论为进一步实现现役结构基于性能的抗震评估及加固提供依据．     

基于性能的既有钢筋混凝土结构抗震评估方法与应用

第五代《中国地震动参数区划图》颁布实施以后, 抗震设防要求全面提高, 抗震评估和加固工作也 遇到了越来越复杂的挑战。引入基于性能的抗震设计原理, 提出基于性能的既有结构抗震评估方法, 介绍了方法体系中地震作用取值、抗震性能目标、耐久性损伤模型和抗震分析方法等内容, 并以一框架结构教 学楼加固项目为例, 说明了基于性能的抗震评估与加固设计的可行性。研究结果表明: 对于一般既有建筑, 应根据等超越概率原则来调整其地震作用; 既有建筑抗震设防目标在相同概率保证的前提下与新建建筑保持一致, 因此其抗震性能目标可参照新建建筑的相关规定确定; 既有结构的性能评估应考虑其耐久性损伤; 基于性能的既有建筑抗震评估方法, 能直接定量评估建筑结构在中震和大震下的性能, 因此可更准确判断既有建筑是否需要抗震加固及如何更有效地加固结构。     

内嵌筋材加固混凝土梁抗弯性能研究

与外贴FRP加固相比,内嵌螺旋肋钢丝加固梁不易发生剥离破坏,梁的承载力和安全性能均能得到明显改善.为便于此加固方法在实际工程中的应用,基于混凝土结构的加固理论,对内嵌螺旋肋钢丝加固梁的抗弯性能进行了理论分析,推导出不同加固量时的抗弯承载力、极限承载力计算公式,以及梁的最小加固量和最大加固量计算公式.对9根内嵌螺旋肋钢丝加固梁进行静载试验研究,结果表明计算值与试验实测值吻合较好,证明计算公式可用于实际工程加固设计.     

框架结构基于整体性能的增层改造与抗震加固

常规的建筑物加固设计,需对整体结构进行一次建模分析,一般只对一次建模分析的计算结果中有承载缺陷的构件进行加固,忽略了从整体、全局去把握结构性能.相比常规建筑物加固,增层改造会使结构所受荷载有较大增加,导致增层后房屋需加固的构件增多,更不利于结构抗震.本文针对抗震性能相对较弱的既有钢筋混凝土框架房屋的增层改造,研究从结构体系出发,基于改善结构体系的受力而采取整体加固措施,达到减少构件加固数量,提高结构体系抗震性能的目的.结合增层改造的工程实例,详细介绍了某增层加固工程存在的问题,分析了既有结构体系的缺陷,提出了合理的整体加固方案与实施措施,可为此类建筑物的增层加固改造提供参考.     

FRP材料加固工程设计原理及研究

从FRP复合材料加固施工原理及设计方法研究入手．依据限制状态设计原则,提出FRP材料在不同环境下的加固抗拉性能计算公式,并通过算例验证了该公式．为实际工程提出理论依据和施工建议．     

FRP加固砌体结构的研究与应用

外贴纤维增强高分子聚合物复合材料（FRP）加固技术近年来在砌体结构的修复加固中得到应用．外贴FRP加固技术既适用于墙体局部开裂的加固又适用于墙体承载力不足的加固．介绍了近年来,国内外学者研究、开发和应用FRP材料进行砌体结构加固的试验和理论研究进展,详细介绍了FRP加固砌体结构抗剪、抗震、平面外抗弯性能以及FRP与砌体黏结性能研究进展．研究成果表明,外贴FRP加固可以提高砌体结构的抗剪和平面外抗弯极限承载力,改善结构的抗震性能,避免了由于砖砌体的脆性破坏而导致整体结构的突然破坏．同时介绍了欧洲古建筑采用FRP进行修复加固等FRP加固砌体结构工程应用情况．在总结以往研究成果的基础上提出了有关设计、施工建议,供实际加固改造工程应用参考．     

复合纤维对圆形木柱抗压承载能力的加固试验研究

通过高强复合纤维粘贴加固技术,对24根圆形木柱进行抗压加固试验,并研究了加固效果和设计方法,分析了纤维粘贴量、包裹方法等因素对圆形木柱受压性能的影响,记录了试件破坏的全过程。基于试验结果,提出了抗压加固设计简化计算公式和设计方法。     

火灾后建筑结构受损分析及加固措施

在工程结构加固技术领域中,新兴的粘钢加固理论已趋于成熟,并且在我国已经广泛地推广应用于实际工程之中．八一大厦框——混结构火灾后的加固设计实例,在理论和实践的基础上,进一步证明了粘钢加固技术的可靠性能,并给出了钢筋混凝土框架结构遭受火灾后的综合加固设计的一种可靠方法。     

CFRP在桥梁加固工程中的应用研究

纤维增强材料（CFRP）在桥梁加固工程中的应用是目前国外桥梁工程领域研究开发的一个热点。为此，本从CFRP材料、加固性能试验研究、设计理论、目前存在的问题等角度对国内CFRP加固修复桥梁结构的研究与应用进行了阐述。     

钢框架结构直接基于位移的抗震性能设计

为更好地实现基于性能的抗震设计思想,采用一种直接基于位移的抗震设计方法对钢框架结构进行设计,依据初步设计的结构得到结构的屈服位移,根据大震作用下的设计目标位移,计算相应的延性系数,确定等效黏滞阻尼或强度折减系数,从而构造相应的高阻尼弹性反应谱或弹塑性反应谱,并得到相应的位移反应谱.以二折线模型模拟结构的性能曲线,在位移...     

基于增量动力分析法的高层建筑-阻尼器系统地震易损性分析

高层建筑在远场强地震下可能发生严重震害,通常在建筑中设置阻尼器实现消能减震,降低建筑物主体结构地震响应以减轻震致破坏。现行建筑抗震设计规范已经给出了建筑中阻尼器的通用设计方法,然而,建筑-阻尼器系统在强地震下的实际响应是否与设计结果有所偏差、在同一设防目标下不同类型阻尼器的性能是否存在差异尚不清楚。基于现行建筑抗震设计规范,设计了20层钢框架结构以作为阻尼器性能评估的Benchmark模型,并以同一减震目标设计了3类典型阻尼器：摩擦阻尼器、粘滞阻尼器和防屈曲支撑,基于所拟合的阻尼器试验曲线,对阻尼器进行参数设计,给出了典型阻尼器的数值模型。基于场地类型选取了10条地震动进行增量动力分析,对比评估了3类典型阻尼器对结构抗倒塌性能的控制效果。采用基于位移的结构性能水准评价指标,研究了3类典型阻尼器的减震控制效果,结果表明,对于采用基于中国规范设计的高层建筑-阻尼器系统,速度型的粘滞阻尼器控制效果最优,位移型的摩擦阻尼器和防屈曲支撑次之,且性能相近。     

等效线性化方法在基于位移抗震设计中的应用

为了比较割线刚度法和两维搜索法2种等效线性化方法在基于位移抗震设计中的应用,对比阐述上述2种等效方法确定等效参数的基本原理和基于位移抗震设计的步骤,同时推导分析2种方法应用下结构基底剪力设计值的差别,并通过钢筋混凝土框架结构的设计算例考察其对结构抗震设计的影响.结果表明,应用2种等效方法得到的基底剪力比值只与结构的非线性滞回模型和延性系数有关;在延性系数为3.0的情况下,按割线刚度法设计得到的基底剪力将被放大20%左右,从而使通常的结构抗震设计趋于保守.     

高强钢筋的合理选择及应用

通过分析混凝土结构对钢筋性能的要求,提出了设计时钢筋选择的原则。在对比新规范与原规范的基础上,分析了规范修订中新增加有关高强钢筋内容的背景。结合高强钢筋的推广应用,根据目前我国现有的钢筋品种,给出了混凝土结构设计中优化选择钢筋的建议,提出了纵向受力钢筋、延性配筋(包括抗震钢筋)、横向钢筋、基础配筋及构造钢筋的正确选择方案(钢筋牌号及强度等级)。     

对拉连续板墙加固公路软土地基结构分析与计算

利用对拉连续板墙结构的整体性约束路堤变形,从而相对提高路堤地基承载力与路堤稳定性,是公路深软土地基加固工程实践中的全新方法.由于该方法应用时间短,作用机理复杂,目前没有完善的设计理论与方法,工程实践超前理论研究,极大地限制了该方法的应用.本文分析了对拉连续板墙结构的组成、工作机理、结构内力影响因素,建立了拉结筋拉力与竖向位移的计算公式,为对拉连续板墙加固软土地基结构设计提供了理论支撑,可供对拉连续板墙加固软土地基结构设计参考.     

三角形层合板单元及应力解的杂交化后处理

基于一阶剪切变形理论（FSDT），构造了一个新型无闭锁的三角形复合材料层合板单元CGCLLM-T9，并根据Hellinger-Reissner变分原理，运用应力杂交化后处理方法来改善此位移型复合材料板单元所得应力解的精度，使得此单元能够简单、准确地预测出层舍板的应力，特别是层间横向剪应力，本单元可适用于复杂边界问题．数值算例表明，此单元不仅自由度少，列式简单，且可以得到较高精度的位移解和应力解；是一种性能较好的厚薄板通用的复合材料层合板三角形单元．     

基于可靠度理论的简支梁配筋选型

针对钢筋和混凝土等材料的性能在空间上的变异性、不均匀性问题,考虑到可靠度理论以不确定因素作为研究对象,能更好地模拟构件的实际受力情况,得到更可取的配筋方案。据此提出了基于可靠度理论的配筋方法,应用于简支梁的优化设计。结果表明：基于可靠度理论的算法比常规算法更节省材料用量,所得配筋方案经规范公式检验满足设计要求。     

近断层地震作用下基于位移的抗震设计方法

近断层地震对建筑物常常造成严重的破坏,已引起了土木工程界的广泛关注.为研究其抗震设计方法,选择了35次地震,212组近断层地震记录作为统计样本,根据得到的平均弹性位移反应谱,给出了近断层地震设计弹性位移反应谱表达式,并在此基础上,给出了近断层地震设计非弹性位移反应谱计算公式.又以一悬臂式桥墩设计为例,说明了近断层地震作用下基于位移的抗震设计过程.研究结果表明:文中提出的近断层地震设计弹性位移反应谱与实际地震波平均弹性位移反应谱较为接近,所建议的近断层地震作用下基于位移的抗震设计方法较为简单有效.     

混凝土柱FRP抗震加固的有限元分析

介绍了利用FRP材料对混凝土柱进行抗震加固的机理;利用有限元软件ANSYS模拟了轴向压力与单向及双向地震往复荷载耦合作用下FRP加固混凝土柱的力学响应,并与非加固柱的受力性能进行比较,验证了此种抗震加固方法的有效性,为试验及加固工程施工提供了有效的分析方法。