双向加载下钢筋混凝土框架柱震损分级及损伤模型对比分析

目前已有的RC框架柱震损划分原则及对应损伤指标计算方法主要基于水平单向受力下的研究成果。相比单向受力,相同加载位移下水平双向受力RC框架柱的抗震性能明显退化,损伤加剧,因此RC框架柱的震损分级量化需考虑双向地震作用。本文基于已开展的RC柱双向滞回试验,提出了双向受力下RC柱基于骨架曲线的震损分级原则;基于8个典型双向损伤模型,对7个双向受力RC试验柱不同损伤级别对应的损伤指数进行了对比分析,推荐了适用于双向地震作用下RC柱震损分级判定的2个损伤模型以及对应的震损分级指数区间建议值,并对2个模型的特点和适用性进行了讨论。之后采用该损伤模型和震损分级评价指标对典型双向受力柱的抗震性能影响因素进行了分析。结果显示,损伤评价结果与试验结果和试验现象吻合较好,该方法可较好地适用于双向滞回加载RC柱的损伤评估。     

考虑钢筋锈蚀的震损结构抗震性能评估

提出了考虑钢筋锈蚀的震损结构抗震性能评估方法,分析了钢筋混凝土结构考虑钢筋锈蚀因素及地震作用后结构抗震性能的变化;通过数值算例获得了考虑钢筋锈蚀的震损结构的能力谱曲线,并与完好结构的能力谱曲线进行对比,验证了该方法的有效性及实用性.结果表明:钢筋锈蚀及地震损伤对钢筋混凝土结构抗震性能影响较大,对震损结构进行考虑钢筋锈蚀因素的抗震性能评估是十分必要的.     

基于能量判据的结构抗震性能实用评估分析方法

研究基于能量判据的具有累积损伤特性的结构抗震性能实用评估计算方法。采用基于低周疲劳损伤的累积损伤评估模型,推导出结构的滞回耗能的能力值和地震能量需求值的简化计算公式,建立更为合理的以能量判据的结构抗震破坏准则。最后通过一算例分析表明:根据对应的结构性能目标,用能量判据公式评估具有累积损伤特性的结构抗震性能,能全面评估地震作用下结构的破坏程度。该方法能够满足工程实际精度要求,也是非常简便、实用可行的。     

底框砌体剪力墙震损房屋抗震加固拟动力子结构试验

在完成了3层足尺底框配筋砌块短肢砌体剪力墙震损房屋损伤程度的评估、加固的基础上,通过对加固后的3层房屋进行拟动力抗震性能试验,研究了震后受损结构构件所用加固方法的适用性和加固对恢复结构抗震性能的效果,为寻求震损结构加固修复的方法提供理论依据,并为汶川地震受损底框房屋的结构修复提供参考.     

基于构件性能的钢筋混凝土结构抗震评估方法研究

基于钢筋混凝土构件抗震性能指标限值,建立构件抗震性能与整体结构抗震性能的判别关系准则,提出基于构件性能的结构抗震评估方法。分别利用基于位移的抗震评估方法和文中推荐的抗震评估方法,对3个典型的填充墙框架在罕遇地震作用下的抗震性能进行评估。结果表明：基于构件性能的抗震评估方法能够考虑结构构件和非结构构件损伤对结构整体抗震性能的影响,解决规范推荐的抗震评估方法中存在的整体结构抗震性能与构件自身损伤关系不明确的问题;是否考虑填充墙损伤的影响对结构抗震性能评估结果差别较大,在实际工程中应考虑填充墙的损伤对结构抗震性能的影响。     

水平双向地震作用下薄壁方形截面钢桥墩#br# 抗震性能试验及实用算法研究

钢板局部失稳破坏是钢桥墩结构典型的地震失效模式之一,但目前仍缺乏既能考虑局部失稳影响,又可方便用于工程设计的结构地震反应计算方法。通过对2个薄壁方形截面钢桥墩试件施加沿斜向的水平反复荷载,研究结构的地震破坏形式和抗震性能;在钢材修正双曲面滞回模型的基础上,通过对结构参数分析结果的数据拟合,建立考虑钢板局部失稳影响的方形截面钢桥墩纤维模型算法。结果表明：薄壁方形截面钢桥墩结构在水平双向地震作用下,首先会发生墩底钢板局部失稳,在荷载达到最高点后墩底焊缝处出现超低周疲劳破坏,在两种地震破坏的共同作用下结构承载力迅速下降;通过与试验结果的对比,验证结构地震有效损伤域Ld内的纤维单元采用等效滞回模型能准确反映钢板的局部失稳效应,为工程设计提供一种高精度的实用计算方法。     

内置钢板钢筋混凝土剪力墙抗震性能研究

设计16个内置钢板钢筋混凝土剪力墙(简称SPRCW)试件,进行低周反复加载试验研究。根据试验现象与试验数据得到的滞回曲线、骨架曲线、延性系数、等效粘滞阻尼系数等参数,从强度、变形和能量等三个方面判别和评定试件的抗震性能;比较不同参数如高宽比、墙体厚度、钢板厚度等条件下试件的工作性能;研究细部构造措施如拉结筋和钢板上焊接栓钉等对于剪力墙受力破坏特征以及抗震性能方面的影响;对比SPRCW与普通钢筋混凝土剪力墙发现,钢板对于提高构件的抗震性能效果十分明显。通过对试验数据的拟合,研究了构件在地震作用下的恢复力特性,确定结构构件恢复力的计算模型,为结构非线性时程分析提供理论依据;利用试验数据拟合了内置钢板钢筋混凝土剪力墙的受剪承载力公式,可为制定该类型构件的相关规范提供参考。     

考虑损伤效应的钢管转换柱抗震性能试验研究与理论模型

为研究传统风格建筑钢结构转换柱连接的抗震性能及其恢复力特性,对不同上柱长细比（8.9和12.5）与轴压比（0.2和0.4）的4个钢管转换柱连接进行了低周往复加载试验,记录并分析了其受力过程和破坏形态。试验结果表明：随着轴压比和矩形钢管长细比的增大,转换柱连接的P-Δ效应加剧,构件的承载力逐渐降低。通过理论计算提出骨架曲线特征点计算式,得到理想双折线骨架曲线恢复力模型。同时,考虑累积耗能与变形对构件性能退化的影响,引入一个适用于传统风格建筑转换柱连接的损伤模型,确定了柱连接构件在每次滞回循环后的累积损伤指数,基于试验拟合结果定量描述其卸载刚度等力学性能指标的退化规律。最终给出转换柱连接构件在各受力阶段具体的滞回规则,得到考虑损伤效应的传统风格建筑钢转换柱连接的恢复力模型。经比较,所建议的考虑损伤效应的恢复力模型与试验结果吻合程度较高,能够很好地描述传统风格建筑钢转换柱连接在低周反复荷载作用下的受力特征与滞回特性。     

基于构件性能的区域RC框架结构地震损伤预测

为达到区域震损预测方法中评估精度与计算效率的平衡,本文提出了一种基于构件性能的区域RC框架结构地震损伤预测方法。利用基于构件变形的抗震性能评估体系及机器学习算法,构建结构几何特征参数、设计特征参数与结构震损程度之间的非线性关系。对比了8种机器学习算法的评估效果及泛化能力,提出了高效的区域结构震损预测方法。最后,以广州市某住宅区为例,通过无人机技术提取区域结构的几何特征参数,实现了区域RC框架结构震损预测全过程。结果表明：本文提出的方法能够高效预测区域结构各构件的性能状态分布,并直观呈现区域结构的性能水准。本文为区域RC框架结构的震害预测提供了有效的方法和重要的应用案例。     

基于Park-Ang模型的框架结构地震损伤性能评估

借鉴Pushover分析和混凝土构件损伤评估的基本思想对结构进行性能评估.通过能力谱方法,得出罕遇地震作用下结构的层间位移,采用Park-Ang模型计算结构各层的损伤指标,并结合非线性静力分析的结构构件塑性铰的发展、分布情况对结构的性能水平进行评估.本文方法利用结构滞回耗能与结构最大位移的关系求解结构的滞回耗能,极大地...     

弱连体结构抗震设计方法在虹桥综合交通枢纽工程中的应用

连体结构加剧了结构在地震作用下的受力复杂性,属不规则结构。以上海虹桥综合交通枢纽为工程背景,介绍了弱连体结构抗震设计方法在工程中的应用,并基于LS-DYNA程序开发了用于结构弹塑性时程分析的梁柱纤维单元,通过构件数值滞回加载与试验结果的比较,验证了梁柱纤维单元的适用性。采用多质点层模型进行粘滞阻尼器参数优化分析,并采用整体结构弹塑性模型进行罕遇地震作用计算,评价阻尼器参数设计的合理性和弱连体结构的抗震性能。分析结果表明：该工程弱连接设计是可行的,结构满足抗震性能要求。     

基于RC桥梁墩柱的地震损伤模型比较分析

随着基于性能抗震设计理论的发展,地震损伤指标在建立性能目标量化准则和加固决策方面受到重视。地震损伤模型的建立以及验证大多是以建筑结构为基础,鲜有以桥梁结构,更少针对桥梁结构对各种典型滞回模型进行比较总结。本文以钢筋混凝土桥墩为研究对象,对8个典型的地震损伤模型进行了对比分析研究。研究表明,不同损伤模型确定的损伤指数差异较大,损伤指数发展趋势与实际试验中破坏程度不能很好对应;ParkAng模型与试验符合较好;刘伯权模型考虑了低周疲劳效应概念简单、应用方便。     

钢框架结构在地震作用下累积损伤分析及试验研究

钢框架结构在强地震作用下将进入非线性状态,结构的刚度和强度等力学性能随之降低,从而影响到结构以后的抗震性能。因此,如何确定结构在一次或多次地震作用后的力学性能,是结构在多次地震作用下动力分析的重要内容,为了达到这个目的,首先需要确定结构在每次地震作用后各层的累积损伤指数,再通过损伤指数来定量确定结构的剩余刚度和剩余强度。本文通过钢框架结构的多次振动台模拟试验,应用损伤力学理论,建立钢框架结构在地震作用下考虑损伤累积效应的双线性恢复力模型,结构在地震作用下的动力分析采用层间模型,并运用Wilson-θ法进行计算分析,通过试验和计算的对比,在多次地震作用后,由于框架结构的层间模型产生了强度和刚度的退化,考虑损伤累积效应后的计算结果更符合试验结果,最终为地震作用后的结构的修复和抗震能力的评估提供分析基础。     

酸雨腐蚀砖墙抗震性能试验及恢复力模型研究

为了研究一般大气环境下酸雨作用对砌体结构抗震性能的影响,以4榀相同特性的砖墙作为研究对象,进行了酸雨模拟加速腐蚀试验和低周反复荷载试验,考察了砖墙的抗震性能随着酸雨腐蚀循环次数增加的退化现象,得到了砖墙的荷载-位移滞回曲线。通过对比各腐蚀循环次数下的试验数据,分析并建立了砖墙构件性能的退化规律。基于Ibarra-Krawinkler滞回模型建立了不同酸雨腐蚀循环次数下砖墙的退化恢复力模型,并利用OpenSees进行模型验证。结果表明该恢复力模型能够准确的描述酸雨腐蚀下砖墙构件在反复荷载作用下材料的非线性,为酸雨环境下砌体结构地震反应分析奠定基础。     

震损钢筋混凝土平面框架结构抗火性能研究

为明确混凝土框架结构受地震破坏造成的几何损伤对其遭受地震次生火灾后耐火性能退化规律的影响,分析总结震害资料以及抗震实验记录,将混凝土保护层剥落、残余变形作为混凝土结构的震损形式,通过数据统计与回归分析的方法确定损伤尺寸,从而建立了两层两跨震损钢筋混凝土平面框架有限元模型,得到了框架结构变形特点和受火位置、轴压比、层间位移角对平面框架结构耐火极限的影响规律。     

灌浆与钢箍加固震损砖墙的抗震性能试验研究

为准确评价汶川地震中地震损伤砖石古塔砌体墙在加固修复后的抗震性能,试验研究了灌浆与钢箍复合加固震损砌体墙筒试验模型的相关抗震性能参数。以四川某震损古砖塔为样本,研制了四种单层砌体墙筒初始试件,模拟地震作用使其破坏,采用灌浆与钢箍进行加固修复,制作所需试件,通过低周反复荷载试验,得到了试件的相关数据。试验结果表明:与未损伤的原结构相比,灌浆与钢围箍复合加固可提高震损砖砌体结构的延性与耗能能力,但对提高震损结构刚度的贡献不大,修复结构的开裂荷载亦有所降低。     

考虑低周疲劳寿命的改进Park-Ang地震损伤模型

随着基于性态抗震设计理论的发展 ,Park Ang双参数地震损伤模型在建立性态目标量化准则方面受到重视。本文的研究目的是结合钢筋混凝土构件低周疲劳试验结果 ,对该模型作进一步发展和完善。基于低周反复荷载作用下钢筋混凝土构件疲劳寿命方程 ,结合国内外发表的试验结果分析了构件极限滞回耗能与位移延性系数的关系 ,近似为指数衰减关系。通过引入另外的与加载路径有关的能量项加权因子 βi,由定义的临界延性系数 μ0 和能量等效系数YE 计算 ,提出了Park Ang双参数地震损伤模型新的改进形式。改进的地震损伤模型规格化最大位移与规格化滞回耗能是非线性组合 ,可以近似考虑加载路径对损伤影响。试验和数值分析表明改进损伤模型可以有效地降低组合参数 β不确定性对损伤指数计算结果的影响 ,而新引入参数的不确定性对其计算结果几乎没有影响。分析了滞回耗能在构件地震累积损伤中所占的比重及其与加载路径的关系。建议了改进Park Ang双参数地震损伤模型可修复破坏和倒塌破坏损伤指数临界值可分别取为 0 4和 0 8。     

冷弯薄壁卷边槽钢压弯构件局部屈曲滞回性能研究

利用经试验验证的冷弯薄壁卷边槽钢压弯构件ABAQUS有限元模型对板件宽厚比和轴压比对其在常轴力、低周往复荷载作用下的屈曲和滞回性能影响进行分析.分析结果表明,宽厚比、轴压比对于构件初始刚度影响较小;构件屈曲后,宽厚比、轴压比越大,对构件滞回性能影响越显著.冷弯薄壁卷边槽钢压弯构件发生局部屈曲破坏仍具有良好的滞回性能和抗震性能.     

厦门新机场结构耗能减震设计研究

结合厦门新机场航站楼指廊工程,研究在复杂框架结构中,通过采用防屈曲支撑减震设计方案来满足结构的抗震性能目标的方法。介绍了本工程的结构体系特点、采用防屈曲支撑的必要性以及防屈曲支撑框架的设计方法。防屈曲支撑框架结构的设计包括构件设计和防屈曲支撑框架结构整体抗震性能分析两大部分内容。作为消能减震构件,防屈曲支撑既能在弹性阶段为主体结构提供抗侧刚度,又能在中震、大震阶段通过自身的滞回耗能为主体结构提供附加阻尼比,减小地震能量。从小震、中震和大震三个阶段,深入分析了防屈曲支撑框架的抗震性能,验证了防屈曲支撑在复杂框架结构中良好的减震效果。     

材料单轴滞回准则对组合构件非线性分析的影响

材料单轴滞回准则的选择是采用纤维模型进行组合构件非线性分析的关键问题之一。首先给出了混凝土、钢筋和钢材的精细滞回准则和简单滞回准则,以及精细滞回准则的程序实现流程,其中混凝土材料的精细滞回准则通过对已有模型的改进可准确考虑任意可能复杂加卸载路径下各类混凝土材料的强度退化和刚度退化特征。通过对组合梁和钢管混凝土柱的抗震性能试验进行模拟,验证了精细滞回准则的模拟精度。研究了材料单轴滞回准则对组合构件整体滞回性能模拟结果的影响。分析结果表明：钢材滞回准则是影响组合构件抗震性能模拟精度的关键因素,应考虑钢材的包辛格效应,而混凝土材料的滞回准则对非线性分析结果的影响很小,采用简单滞回准则即可取得较好的模拟精度。