基于OpenSees的主裙楼钢筋混凝土框架结构碰撞分析

鉴于当下对结构碰撞问题研究的紧迫性,采用地震工程仿真计算平台OpenSees软件,对主裙楼RC框架结构间的地震碰撞问题以及几种防震缝最小宽度确定方法进行研究,分析地震碰撞对主裙楼框架结构特性的影响以及影响主裙楼框架结构间地震碰撞效应的因素。通过比较现有相邻结构间地震碰撞问题的研究方法及特点,选取简化后的Hertz-damp碰撞模型(带间隙的非弹性杆单元模型)对主裙楼RC框架结构间的地震碰撞效应进行算例分析,并进行结构碰撞时程定量分析,具体研究了质量比和间隙比对主裙楼RC框架结构间碰撞效应的影响以及OpenSees软件对该类碰撞问题研究的适用性。     

地震作用下相邻建筑结构碰撞反应分析

地震作用下,相邻建筑结构由于不同动力特性的差异,并且没有足够的间距,容易遭受碰撞破坏。相邻结构间的碰撞作用是导致结构破坏甚至倒塌的重要原因之一。将相邻结构简化为多自由度楼层处碰撞模型,采用简化的Hertz-Damp模型,以相邻15层与8层钢筋混凝土框架结构为例,研究结构在地震作用下的碰撞反应,分析两相邻结构间不设置防震缝及按规范设置防震缝时,在不同加速度峰值情况下,碰撞作用对结构层间位移角和层间剪力的影响。研究表明,碰撞作用显著放大较高结构碰撞层及以上楼层的层间位移角和剪力,对较低结构具有总体抑制作用,但对顶层可能会产生不利影响;按规范设置防震缝时,7度设防结构在遭受7度罕遇地震时无碰撞发生,但遭遇8度和9度罕遇地震时发生碰撞,碰撞作用对结构反映的抑制作用比结构间无防震缝时明显降低。     

多层钢筋混凝土框架结构抗地震倒塌研究进展

多层钢筋混凝土(RC)框架结构占我国建筑总量的30%以上.传统意义上普遍认为其具有较好的抗震性能,但近年来发生的破坏性地震中,极震区RC框架结构大量倒塌,其倒塌率甚至超过了砖混结构,造成了大量人员伤亡和财产损失.这说明RC框架结构在大震作用下抗倒塌冗余度不足.针对多层RC框架结构的地震倒塌破坏问题,国内外学者进行了诸多研究.从结构地震倒塌机理和抗地震倒塌措施两方面对多层RC框架结构抗地震倒塌问题的研究现状进行了综述和讨论.     

隔震橡胶支座楼梯间模型结构振动台试验研究

为检验梯段板下端设置隔震橡胶支座和聚四氟乙烯板滑动支座对现浇钢筋混凝土（RC）板式楼梯抗震性能的影响,以设置这两种支座的RC楼梯间框架结构单元为对象,对缩尺比例为1∶3的模型结构进行了振动台试验。通过输入不同的地震波,观察其破坏过程,分析其遭遇不同水准地震作用时模型结构的自振频率变化、加速度反应、位移反应和破坏机制等。试验结果表明：梯段板下端设置隔震橡胶支座的楼梯单元具有良好的抗震性能,罕遇地震作用下破坏主要集中在框架结构中,有效地释放了梯段板的斜撑效应,实现了楼梯子结构迟于主体结构发生严重破坏的设计目标;采用聚四氟乙烯板滑动支座时,在共振破坏试验中梯段板出现剧烈的竖向翘起、左右晃动现象;采用隔震橡胶支座时,梯段板竖向加速度有所减小,且共振破坏试验中未出现晃动现象。     

地震作用下橡胶减振装置对相邻建筑碰撞响应影响分析

地震作用下,相邻建筑由于间距不足经常发生碰撞。在相邻建筑间添加聚合物(如橡胶)减振装置(SAD)可以有效减小地震作用下结构的碰撞力。文中对聚合物SAD减轻相邻结构碰撞效应进行了重点分析。为研究有无SAD下相邻结构的减轻碰撞的效果,使用了不同类型的碰撞力模型来模拟并计算地震作用下相邻框架结构的碰撞响应。结果表明,SAD可以减小结构碰撞力的峰值,但同时也增加了碰撞的次数。SAD材料的不同,对碰撞响应的影响效果也不同,有时可能会产生相反的效果。     

日本地震中钢筋混凝土框架结构震害及分析

针对白河市、须贺川市、仙台市、郡山市、福岛市等地震灾区的钢筋混凝土框架结构房屋的震害资料,分别从结构的整体破坏、梁柱构件的破坏、填充墙的破坏以及相邻建筑物碰撞等方面介绍了日本地震中钢筋混凝土框架结构典型的震害现象,震害现象表明,破坏主要集中于非结构构件的破坏。根据此次地震的震害特点,从柱铰机制、刚度突变等方面初步分析了钢筋混凝土框架结构破坏的主要原因。在此基础上,提出了若干条改善框架结构房屋抗震性能的建议,以便减轻框架结构的震害,为今后框架结构的设计和施工提供参考。     

考虑碰撞效应的相邻框架结构地震易损性分析

针对间距不足和高度不等的相邻钢筋混凝土框架结构,设置考虑碰撞刚度和阻尼非线性的碰撞单元,通过对三维非线性有限元模型的时程分析研究地震碰撞效应,并开展增量动力分析,分别以所有层和碰撞层最大层间位移角为工程需求参数,提出考虑碰撞效应的地震易损性分析方法。以6层和4层、6层和5层、6层和3层相邻钢筋混凝土框架结构为例,对比分析不同周期比下考虑与不考虑碰撞效应的相邻结构地震易损性曲线。结果表明：对于6层和4层相邻结构,考虑碰撞效应后,6层结构所有层的最大层间位移角对应的失效概率略有减小,4层结构的反之,而较低结构的碰撞层及较高结构的碰撞层以上层的最大层间位移角对应的失效概率明显增大,即碰撞效应对结构整体响应影响不明显,而对局部响应影响显著;6层和5层、6层和3层相邻结构地震易损性曲线具有类似规律,且相邻结构自振周期越接近,碰撞对结构地震易损性影响越小。     

现浇楼板对钢筋混凝土框架结构倒塌模式的影响

地震作用下钢筋混凝土框架结构通常呈现弱柱型破坏模式而倒塌。针对其破坏特征,将钢筋混凝土框架结构离散为“板-柱”和“梁-柱-节点”体系,结合块体间碰撞作用的冲量模型,基于离散单元法建立考虑构件间碰撞作用的钢筋混凝土框架结构空间倒塌反应计算机仿真系统,并通过2个框架结构模型的倒塌试验对其进行了验证。利用计算机仿真系统模拟分析了现浇楼板对钢筋混凝土框架结构倒塌模式的影响。结果表明：考虑块体间碰撞作用的框架结构倒塌仿真系统可以真实再现地震作用下框架结构的倒塌过程和废墟堆积情况;考虑楼板影响时,强柱型框架结构可能会出现弱柱型倒塌,局部倒塌型框架结构则可能不倒或呈弱柱型倒塌;框架结构抗震设计或评定中应充分考虑现浇楼板对框架抗震性能的影响。     

地震作用下钢筋混凝土框架结构倒塌全过程振动台试验研究

以玉树7.1级地震中某底层遭到严重破坏的钢筋混凝土（RC）框架结构为原型,设计了1个1∶5缩尺的三维模型,通过模型的倒塌全过程振动台试验,研究了汶川、玉树地震中高烈度地区RC框架结构出现的典型侧向逐层呈多米诺骨牌式连续倒塌现象的全过程和倒塌破坏机制。试验中该模型结构的倒塌过程共分为两个阶段,即侧向增量倒塌和竖向连续倒塌。当底层层间位移角达到1/19时,试验模型处于临近倒塌状态。在倒塌过程中,底层角柱C3最先丧失竖向承载力,此时竖向倒塌开始发展,结构在重力荷载及输入地震动的共同作用下,底层柱的水平侧移持续增加,造成其相邻的柱B2、B3、C2相继失效,丧失竖向承载力,模型结构的冗余度不足使结构产生更大范围的竖向倒塌,最终模型结构呈侧向逐层连续倒塌。通过对倒塌后废墟的研究,发现模型结构呈“强梁弱柱”型破坏,其破坏模式与震害调查结果一致。最后,讨论了此种废墟下人员生存空间的问题,给出了防RC框架结构倒塌的相关建议。     

相邻结构碰撞研究进展

地震引起的相邻结构碰撞会导致结构局部破坏或倒塌，造成人员伤亡和财产损失。文章将相邻结构碰撞模型分为经典碰撞模型、接触单元法碰撞力模型和有限元碰撞模型，并对研究现状分别进行介绍，梳理相邻结构设计参数对结构碰撞响应的影响，归纳最小防震缝宽度对相邻结构的影响及缝宽的计算方法，总结相邻结构防止碰撞的研究，分析相邻结构碰撞研究中存在的问题，提出今后应研究的方向。     

钢筋混凝土框架结构建筑的震害与对策分析

详细分析了钢筋混凝土框架结构体系建筑在地震中的破坏特征、破坏机理,并结合我国目前的抗震设防现状和国外发达国家的抗震经验,给出了提高结构抗震能力的措施,对于提高RC框架建筑的抗震性能和减少或避免地震引起的损失具有一定的指导意义。     

山地掉层RC框架结构振动台试验研究

为研究具有不等高基础约束的山地掉层框架结构的地震响应特征和破坏机理,及其与等高基础约束的典型框架结构的差异,设计和制作了总层数均为6层的1/8缩尺掉层RC框架结构和典型RC框架结构模型。通过振动台试验,对两者不同地震强度时的试验宏观现象及动力特性、加速度响应、位移响应、层间位移角等进行对比研究。试验分析表明：掉层RC框架结构的振型曲线及顺坡向的变形特征与典型框架结构不同,掉层RC框架顺坡向的整体变形并非剪切型,且有明显的扭转效应;掉层框架结构的破坏形式不同于典型框架结构,典型框架最终表现为部分楼层屈服机制,而掉层框架的柱铰最先出现于上接地柱端,随地震强度的增大,柱端塑性铰向掉层部分转移,掉层接地角柱底部损伤增加显著,结构在罕遇地震及更高强度的地震作用下能保证较好的整体性,但上接地柱破坏较严重。     

鲁甸6.5级地震建筑典型震害现象分析

2014年8月3日云南鲁甸6.5级地震震级不高,但极震区地震烈度达到9度,震害严重。震害调查表明,极震区龙头山镇建筑震害差异巨大,地形、地基土不同和断裂影响可能是造成建筑震害差异的主要原因。龙头山镇建有不同时期的各类建筑,其中严格按规范设计建造的房屋,绝大多数未倒塌,但也暴露出一些较普遍的问题,如:砌体结构和框架结构普遍出现底层严重破坏甚至倒塌;框架结构"强柱弱梁"机制普遍未能实现等。抗震措施不到位的老旧建筑和农村自建房则多数倒塌。通过对多层砌体、框架和简易民居典型震害的分析,总结经验教训,提出有关建议。     

低矮框剪结构的抗震能力评价

以汶川地震中都江堰市区的几栋低矮框架、框剪为主要研究对象,对比分析其震害特征,指出低矮框剪结构在大震条件下的震害明显轻于框架结构,且能够明显具有抗倒塌能力,并通过ABAQUS有限元软件对其中一栋框剪结构进行大震下的数值模拟,结果表明,框架剪力墙结构能够满足大震的位移角限值的要求。     

考虑填充墙影响的教学楼框架结构推覆分析

针对砌体填充墙框架结构在地震作用的下的受力特点,分析了填充墙RC框架结构产生震害的主要原因。建立填充墙简化分析的等效斜撑模型,利用SAP2000有限元分析软件进行填充墙框架结构教学楼的地震反应推覆分析。侧向加载模式分别采用振型荷载模式和均布荷载模式,主要考察填充墙对典型RC框架结构教学楼在大震作用下抗震性能的影响。分析结果表明:在大震作用下,结构达到能力谱方法确定的性能点时,按现行规范设计的框架结构教学楼的层间弹塑性变形能够满足规范要求。但填充墙的影响改变了框架结构塑性铰的分布和发展水平,尤其半高填充墙对框架柱的约束使得底层框柱可能发生剪切破坏,使结构在大震下倒塌的危险性增大。研究结果可为此类结构在大震作用下的抗震性能评价及抗震加固提供参考。     

汽车撞击下钢筋混凝土框架的动态响应与破坏模式研究

为了研究汽车撞击下钢筋混凝土整体框架结构的动态响应、损伤机理及破坏模式,运用显式动力分析软件ANSYS/LS-DYNA建立6层钢筋混凝土框架结构模型,并对不同车速撞击下汽车与钢筋混凝土框架角柱和边中柱的破坏过程进行仿真模拟。结果表明:汽车撞击角柱和边中柱的损伤破坏过程相同;最大碰撞力与撞击速度呈线性关系;中国规范对汽车等效碰撞力的取值偏于不安全;在汽车的撞击作用下,被撞柱柱底发生弯剪破坏,柱顶发生剪切破坏,结构的动态反应具有局部性,只与被撞柱及周围相邻的构件有关。     

不规则高层建筑非对称设置支撑的抗震性能分析

对比分析了一个不规则高层钢筋混凝土框-剪结构和在原结构上非对称设置支撑(单斜杆偏心支撑)后的新结构的抗震性能,比较了它们的自振特性、层间位移、典型构件的内力以及结构在地震作用下的扭转振动情况.结合在高层钢结构中的应用,提出了在不规则高层钢筋混凝土结构中适当地增设支撑,来减小这类结构在地震作用下难以避免的扭转振动效应是一种简单可行、经济适用的方法.     

汶川地震建筑震害分析

汇总了清华大学、西南交通大学和北京交通大学土木工程结构专家组在四川地震主要灾区所调查的建筑震害资料,根据建筑的结构类别、建造年代、地震区估计烈度和使用功能进行了震害状况统计分析。结合典型工程震害案例,分析了此次地震中的建筑震害特点,总结了结构抗震概念设计、结构抗震设计和工程质量管理等方面的经验和教训。根据震害调查统计和典型震害分析,得到以下结论:严格执行抗震设计规范是保证建筑物抗震性能的主要前提;砌体结构应加强结构体系和抗震构造措施设计,并保证施工质量;框架结构应加强围护结构和填充墙与主体结构的抗震构造措施,并应改进"强柱弱梁"的设计;应进一步重视整体结构抗震概念设计;应充分考虑非结构构件的影响。