钢管混凝土柱自隔震框架结构抗震设计要点探讨

针对一种新型的自隔震结构——钢管混凝土柱自隔震框架结构,初步探讨了其自隔震层位置、等效刚度、阻挡间隙和阻挡位置关键参数对结构地震反应的作用,以及各关键参数的设计;并基于某钢管混凝土柱自隔震框架结构工程,建立了单自由度模型,进行了关键参数分析。结果表明:减小等效刚度,能够实现延长自隔震框架结构等效周期,降低地震作用的目的;并且通过阻挡结构的限位作用,能够减小自隔震层层间位移,防止在罕遇地震和极罕遇地震作用下结构倒塌。     

中国美院良渚校区体育馆高位隔震研究

中国美术学院良渚校区体育馆结构高度13.650m,采用框架结构体系,屋盖采用混凝土连续拱壳,大小拱交错布置。简要介绍了该工程的结构体系及结构弹性计算,采用支座隔震方法实现释放柱端弯矩、温度应力以及减小地震反应,利用SAP2000程序对整体结构进行了地震反应时程分析。     

罕遇地震下异形柱隔震结构时程分析

主要就异形柱隔震结构进行弹塑性动力时程反应分析,研究异形柱隔震结构的抗震性能.利用PERFORM 3D软件,对高烈度区同样条件的隔震与非隔震结构在罕遇地震下的加速度、位移与剪力等进行对比分析,最后得出在罕遇地震作用下异形柱隔震结构比非隔震结构能大大降低上部结构的地震反应.     

混凝土砌块模型结构的地震反应分析

为研究建造在7度地震区小型混凝土空心砌块八层大开间隔震房屋的抗震性能,本文利用结构有限元分析软件ANSYS提出了砌块模型的三维有限元模型,在基础与结构物底部模拟夹层橡胶垫,并对其在隔震前后进行了地震反应分析,结果表明夹层橡胶垫能大大减小上部结构的地震反应,上部结构类似于整体平动。     

双向水平地震作用下串联隔震结构的振动控制

国内外许多实际的隔震工程都采用橡胶隔震支座与地下室悬臂柱串联的隔震方案。本文针对串联隔震结构提出了振动控制策略,即在隔震层附设一定数量的减震控制装置,同时,本文建立了在双向水平地震作用下串联隔震结构振动控制体系的运动方程,并考虑了串联隔震结构底部柔性对底部刚度的影响,应用序列最优控制算法对算例进行隔震控制。结果表明,这种隔震控制体系可以有效地减小结构在双向水平地震作用下的地震反应,对隔震层的位移响应降低了至少63.1%,有效地提高了串联隔震结构体系的整体稳定。     

底层柔性柱隔震结构半主动控制研究

为减小隔震结构底部柔弱层的过大变形,提出了一种底层柔性柱隔震结构半主动控制体系。将结构底层柱设计成柔性柱,在底部填充墙与二层梁之间安装磁流变阻尼器,根据主动控制算法来适时调整阻尼器的阻尼力,对结构实施限位和耗能的半主动控制。建立结构振动模型,通过数值模拟分析该体系的振动特点和减震效果。研究表明,这种结构控制体系能有效减小结构的地震反应,隔震层位移减小50%以上,防止结构因底部位移过大而倒塌。隔震层刚度对减震效果有明显影响,层间刚度比应在隔震层位移、层间位移和加速度之间权衡考虑,并保证底层柱在大震下不发生失稳。在没有半主动控制条件的情况下,在隔震层安装固定阻尼耗能器件进行被动控制,也可减小底层位移30%以上。     

咸阳博物院结构隔震设计及分析

咸阳博物院属于传统风格现代建筑,建筑群整体布局呈北斗七星状布置,重点介绍项目三区秦文化展馆的隔震设计。结构采用基础隔震框架结构,每个框架柱下布置橡胶隔震支座。采用ETABS,SATWE软件进行隔震计算分析,同时验算隔震支座在罕遇地震作用下的受力性能。计算结果表明,结构采用橡胶隔震支座后,上部结构楼层剪力明显减小,地震反应大幅降低。同时通过水平隔震缝及支座更换装置的设计和布置,可释放结构变形和利于震后修复。     

底层柔性柱隔震结构半主动控制研究

为减小隔震结构底部柔弱层的过大变形,提出了一种底层柔性柱隔震结构半主动控制体系。将结构底层柱设计成柔性柱,在底部填充墙与二层梁之间安装磁流变阻尼器,根据主动控制算法来适时调整阻尼器的阻尼力,对结构实施限位和耗能的半主动控制。建立结构振动模型,通过数值模拟分析该体系的振动特点和减震效果。研究表明,这种结构控制体系能有效减小结构的地震反应,隔震层位移减小50%以上,防止结构因底部位移过大而倒塌。隔震层刚度对减震效果有明显影响,层间刚度比应在隔震层位移、层间位移和加速度之间权衡考虑,并保证底层柱在大震下不发生失稳。在没有半主动控制条件的情况下,在隔震层安装固定阻尼耗能器件进行被动控制,也可减小底层位移30%以上。     

乌鲁木齐地窝堡国际机场换乘中心隔震设计北大核心CSCD

乌鲁木齐地窝堡国际机场新建航站区工程换乘中心主体结构采用钢筋混凝土框架结构体系,设置少量剪力墙用于调整结构扭转刚度,屋盖为大跨度单层菱形交叉网格结构体系,由钢管混凝土柱和钢管摇摆柱支撑。设计采用了基础隔震技术和黏滞阻尼减震技术。结构计算分析结果表明:设防地震下减震系数小于0.4,隔震层以上结构的水平地震作用及相关抗震措施可以按降低设防烈度1度设计;隔震设计显著延长了换乘中心结构的自振周期,降低了超长结构的温度效应,减小了结构的扭转效应。     

乌鲁木齐地窝堡国际机场换乘中心隔震设计

乌鲁木齐地窝堡国际机场新建航站区工程换乘中心主体结构采用钢筋混凝土框架结构体系,设置少量剪力墙用于调整结构扭转刚度,屋盖为大跨度单层菱形交叉网格结构体系,由钢管混凝土柱和钢管摇摆柱支撑。设计采用了基础隔震技术和黏滞阻尼减震技术。结构计算分析结果表明:设防地震下减震系数小于0.4,隔震层以上结构的水平地震作用及相关抗震措施可以按降低设防烈度1度设计;隔震设计显著延长了换乘中心结构的自振周期,降低了超长结构的温度效应,减小了结构的扭转效应。     

Seismic behavior of strengthened square reinforced concrete columns under combined loadings

Abstract

This paper presents an experimental study examining the seismic behavior of square reinforced concrete (RC) columns subjected to combined loadings. In this study, nine full-scale square RC columns were made with the same structural properties. Five of them were strengthened with high-performance ferrocement laminate and bonded steel plates in order to investigate the effects of strengthening on the seismic behavior of RC columns under combined loadings. Finally, the failure mode, hysteretic load-displacement response, bearing capacity, energy dissipation, ductility and plastic hinge characteristics were recorded and analyzed. The results show that combined loadings reduced the bearing capacity and changed the failure modes and deformation characteristics. Strengthened RC columns had significantly improved bearing capacity and different failure modes under the same combined loadings in contrast to the non-strengthened RC columns. The vertical eccentricity had little effect on the mechanical properties of columns, while the horizontal eccentricity significantly weakened the mechanical properties of columns. The mechanical properties of uniaxial compression-bending-shear-torsion columns were the worst. The tri-linear model calculation parameters under different failure modes and combined loadings were fixed and validated by experimental results.     

碳纤维增强复合材料加固受损混凝土短柱的研究及分析

为了探索有效的钢筋混凝土短柱的加固方法,对4个短柱在轴向力和低周反复荷载作用下进行加固试验。3个试件受低周反复荷载作用开裂后持荷用碳纤维增强复合材料CFRP加固,另一个试件不作加固进行对比试验。试验研究了轴压比及加固前裂缝宽度两因素对短柱加固后性能的影响。试验结果表明,开裂钢筋混凝土短柱在用CFRP加固后,不仅增加了短...     

双柱墩地震反应的轴力刚度耦合作用

地震作用下钢筋混凝土双柱桥墩产生的动轴力不仅会改变桥墩的屈服强度,而且也会相应地改变桥墩的刚度,但目前广泛使用的集中塑性模型一般并未考虑这种轴力-刚度的耦合作用.以自动计入轴力-强度及轴力-刚度耦合作用的纤维模型分析结果为基准,研究了轴力-刚度耦合作用对钢筋混凝土双柱桥墩地震反应的影响.结果表明,轴力-刚度耦合作用对双柱墩弹性阶段的反应有较大影响,但不改变结构的极限承载力;由于拉压桥墩的刚度互为消长,等高双柱墩的地震位移响应在不计轴力-刚度的耦合作用时与实际情况只略有差异,但墩柱弹性内力响应则会被较大地低估;不等高双柱墩的刚度受较矮侧桥墩控制,因此轴力-刚度的耦合作用对结构的地震位移响应和弹性内力响应都有明显影响,桥梁不规则性越大影响越显著,在进行结构分析时不能忽视这一因素的影响.     

Load-deformation relationship calculation model and seismic performance evaluation of RC columns subjected to flexural- shear failure considering influences of cycle number

为研究不同循环次数地震作用下弯剪破坏型钢筋混凝土(RC)柱的抗震性能，对2组(8根)不同剪跨比的RC圆柱进行了不同循环次数的拟静力试验。研究了不同加载循环次数作用下弯剪破坏RC圆柱的变形性能和滞回特性，基于试验结果提出了不同加载循环次数下弯剪破坏RC圆柱的荷载-变形关系计算模型和等效阻尼比模型，并给出了考虑地震作用循环次数影响的弯剪破坏单柱墩结构的抗震性能分析方法。结果表明：加载循环次数越多，RC柱剪切效应越显著，水平承载能力和变形能力降低越明显，这一循环退化效应引起的RC柱抗震性能下降现象应在分析中予以考虑；提出的不同加载循环次数下弯剪破坏RC圆柱的荷载-变形关系模型和等效阻尼比模型计算值与试验值吻合较好，可用于考虑不同循环次数影响的地震作用下弯剪破坏RC圆柱荷载-变形关系建立和抗震性能评估。     

考虑加载循环次数影响的弯剪破坏RC柱荷载-变形关系计算模型及其抗震性能评估

为研究不同循环次数地震作用下弯剪破坏型钢筋混凝土(RC)柱的抗震性能,对2组(8根)不同剪跨比的RC圆柱进行了不同循环次数的拟静力试验。研究了不同加载循环次数作用下弯剪破坏RC圆柱的变形性能和滞回特性,基于试验结果提出了不同加载循环次数下弯剪破坏RC圆柱的荷载-变形关系计算模型和等效阻尼比模型,并给出了考虑地震作用循环次数影响的弯剪破坏单柱墩结构的抗震性能分析方法。结果表明：加载循环次数越多,RC柱剪切效应越显著,水平承载能力和变形能力降低越明显,这一循环退化效应引起的RC柱抗震性能下降现象应在分析中予以考虑;提出的不同加载循环次数下弯剪破坏RC圆柱的荷载-变形关系模型和等效阻尼比模型计算值与试验值吻合较好,可用于考虑不同循环次数影响的地震作用下弯剪破坏RC圆柱荷载-变形关系建立和抗震性能评估。     

CFRP加固混凝土短方柱抗震性能试验研究

本文通过5根CFRP加固钢筋混凝土短方柱在低周反复荷载下的试验,研究了CFRP加固后钢筋混凝土短柱的抗震性能,讨论了CFRP加固量对试件抗震性能的影响.结果表明,CFRP加固可以转变钢筋混凝土短方柱的破坏模式,有效提高其抗震性能;随着CFRP加固量的增加,试件峰值荷载提高是有限度的,但其延性、耗能能力、后期强度退化可以持续得到显著改善.     

Experimental study on seismic behavior of different seismic grade RC columns

通过9个剪跨比为4的钢筋混凝土（RC）柱试件的拟静力试验,研究不同抗震等级RC柱的抗震性能及水平力循环次数对其抗震性能的影响。结果表明：试件的破坏形态为压弯破坏,顶点水平力 位移滞回曲线比较饱满,极限位移角为1/48~1/32。抗震等级相同的RC柱,其抗震性能差别不大,但轴压比高的RC柱的极限位移角略小、破坏程度略为严重;配箍特征值相同时,抗震等级高的RC柱的弹塑性变形能力大于抗震等级低的RC柱。位移角为1/50时,水平力循环次数对试件的承载力退化、割线刚度退化及破坏程度影响不显著;位移角为1/30时,水平力循环次数增加,试件的承载力退化、割线刚度退化幅度增大,破坏加重。     

变轴力下钢筋混凝土柱的抗震性能分析

准确预测地震作用下钢筋混凝土(RC)柱的受力特性,对评估混凝土结构的抗震性能具有重要意义。地震作用下,混凝土结构中的RC柱除承受水平荷载外,还由于地震作用引起的倾覆力矩影响承受变轴力作用。因此,往复荷载下RC柱受力及变形特性的研究应该考虑变轴力的影响。首先通过恒轴力和变轴力下RC柱滞回性能的模拟,验证了本研究基于纤维模型程序开发的数值分析模型的准确性。然后,利用该数值模型和分析程序,对一RC柱进行了不同变轴力模式下滞回性能的分析研究。分析结果表明,轴力的变化对RC柱的滞回性能有很大影响。由于非耦合型变轴力变化过程的随机性,为便于变轴力下RC柱的抗震性能分析和试验研究,提出了等代定轴力的概念及其确定方法。     

Investigating the vulnerability of nonductile reinforced concrete columns in moderate seismic regions to gravity load collapse

Reinforced concrete (RC) columns are important components of the lateral load‐resisting structural system of RC buildings. In moderate seismic regions, where stringent seismic reinforcement detailing requirements are usually not considered, RC columns are categorized as nonductile. Postearthquake studies have shown that gravity load collapse of RC columns can trigger the progressive collapse of RC buildings. The current study presents the seismic response behavior of nonductile RC columns in moderate seismic regions, with a particular focus on gravity load collapse. Six RC columns, three with lap splices and three without lap splices with variable aspect ratios, were tested under reversed cyclic loading. Experimental results show that the column failing in shear could tolerate the maximum drift in order of 2.7–3.5%, whereas the columns failed in flexural mode could achieve the maximum drift of 4.5%. For the columns with lap splice, the lateral strength was significantly degraded, but all spliced columns could sustain gravity load even when their displacements were more than 4% drift. This very large drift without axial collapse, observed in the current study, is associated with the splice slip causing the large rotation just above the splice region.     

碳纤维增强复合材料约束矩形空心墩抗震性能试验研究

为了研究纤维增强复合材料(FRP)约束钢筋混凝土(RC)空心截面桥墩的抗震性能,对水平单向和双向荷载作用下,剪跨比分别为4和8的CFRP约束RC矩形空心墩进行拟静力试验。分析不同试件的破坏形态、滞回曲线、水平力和位移延性。结果表明:通过CFRP布环包约束试验空心墩的塑性铰区,可降低墩柱的破坏位置、减轻损伤程度,并改变剪跨比较小墩柱的破坏形态;明显改善水平双向荷载作用下剪跨比较大矩形空心墩的滞回性能和延性,但是对水平力的提高小于20%。