不同设防烈度RC框架结构的地震倒塌风险统计与分析

为开展基于一致倒塌风险的抗震设计方法研究,以不同设防烈度下6层RC框架结构模型设计结果为例,采用动力弹塑性时程分析和概率统计的方法对GB 50011《建筑抗震设计规范》约定罕遇地震以及50年超越概率2％地震作用下建筑倒塌概率进行分析,并对建筑倒塌概率的影响因素进行研究.结果表明:结构的最大弹塑性层间位移角服从正态分布;按层间位移角的累积概率进行风险评估,在规范约定罕遇地震下,6度和8度(0.30g)设防RC框架结构的抗倒塌性能有保证,7度(0.1g)、7度(0.15g)和8度设防时倒塌风险显著偏高;在50年超越概率2％地震下作用,8度(0.30g)和9度设防RC框架结构的抗倒塌性能基本有保证,6度、7度(0.1g)、7度(0.15g)和8度设防时倒塌风险显著偏高;结构倒塌风险与预期地震作用下层间位移角平均值具有明显的相关性,严格控制预期罕遇地震下的平均最大层间位移角是确保抗倒塌性能的重要手段;对于中低烈度设防的RC框架结构,规范GB 50011约定罕遇地震峰值加速度明显偏低、结构构件抗震等级低、轴压比限值高、框架柱截面小、结构初始刚度和屈服承载能力偏小等是地震倒塌风险偏高的主要原因.     

不同设防烈度RC框架结构的地震倒塌风险统计与分析

为开展基于一致倒塌风险的抗震设计方法研究,以不同设防烈度下6层RC框架结构模型设计结果为例,采用动力弹塑性时程分析和概率统计的方法对GB 50011《建筑抗震设计规范》约定罕遇地震以及50年超越概率2％地震作用下建筑倒塌概率进行分析,并对建筑倒塌概率的影响因素进行研究.结果表明:结构的最大弹塑性层间位移角服从正态分布;按层间位移角的累积概率进行风险评估,在规范约定罕遇地震下,6度和8度(0.30g)设防RC框架结构的抗倒塌性能有保证,7度(0.1g)、7度(0.15g)和8度设防时倒塌风险显著偏高;在50年超越概率2％地震下作用,8度(0.30g)和9度设防RC框架结构的抗倒塌性能基本有保证,6度、7度(0.1g)、7度(0.15g)和8度设防时倒塌风险显著偏高;结构倒塌风险与预期地震作用下层间位移角平均值具有明显的相关性,严格控制预期罕遇地震下的平均最大层间位移角是确保抗倒塌性能的重要手段;对于中低烈度设防的RC框架结构,规范GB 50011约定罕遇地震峰值加速度明显偏低、结构构件抗震等级低、轴压比限值高、框架柱截面小、结构初始刚度和屈服承载能力偏小等是地震倒塌风险偏高的主要原因.     

基于构件性能评估的RC框架结构中震与小震设计对比研究

考虑不同的设防烈度、结构高度、场地土类别,建立了18组RC框架结构,分别按照小震、高规中震、广东高规中震3种方法进行设计,对比中震设计对框架结构梁、柱截面尺寸和纵筋、箍筋配筋量的影响。以第一竖向构件失效准则作为结构倒塌的判定依据,基于增量动力分析(IDA)方法对结构进行倒塌易损性分析。结果表明:1)中震设计与小震设计相比,梁、柱截面面积约增大20%,梁纵筋配筋量增大50%～160%,柱纵筋配筋量增大20%～100%,梁、柱箍筋几乎没有变化;2)采用3种设计方法的RC框架结构均满足"大震不倒"的设防要求;3)3层RC框架结构抗倒塌能力:广东高规中震设计高规中震设计小震设计,随着层数的增加和设防烈度的提高,结构的抗倒塌能力逐渐变为:小震设计广东高规中震设计高规中震设计。     

丙类与乙类设防RC框架结构抗地震倒塌能力对比

按照GB 50011-2001《建筑抗震设计规范》6～8.5度的丙类与乙类设防要求分别设计了10个典型RC框架结构算例,采用基于动力增量时程分析(IDA)地震倒塌易损性分析方法得到了各算例结构在遭遇罕遇地震和特大地震时的倒塌率,据此对不同设防烈度的丙类和乙类RC框架结构的抗地震倒塌能力进行了评价分析。研究指出,结构的抗倒塌能力需根据结构的绝对抗震能力和相对地震动强度来进行评价。分析结果表明,对于6～7.5度抗震设防的结构,因其绝对抗震能力偏低,抗震设防烈度仅由丙类提高到乙类,其在遭遇特大地震时的抗地震倒塌能力仍较差,需采取进一步的措施增强其抗震能力。     

柱轴压比对我国RC框架结构抗地震倒塌能力的影响

首先用纤维模型和美国ATC-63委员会推荐的IDA方法,对按照我国现行抗震规范设计的24个钢筋混凝土框架结构(7度设防,跨度、层高、层数不同)的抗地震倒塌能力进行了分析,发现框架柱轴压比是影响框架结构抗地震倒塌能力的最主要因素,轴压比和结构的倒塌储备系数CMR具有一定的线性负相关关系,现行规范轴压比限值偏高是导致框架结构抗地震倒塌能力不足的主要原因。通过改变框架柱截面尺寸调整轴压比后的进一步分析表明,控制轴压比可有效改善框架结构的抗地震倒塌能力。     

RC框架结构产生"强梁弱柱"的震害分析

结合《建筑抗震设计规范(GB 50011-2001)》的相关规定,以汶川地震中映秀镇漩口中学食堂为例,采用常用的简化力学模型进行设计计算并与震害现象进行对比。得出RC框架结构中虽然设计计算考虑楼板对梁的刚度贡献,并由此梁端弯矩设计值进行梁端矩形截面配筋设计。但是由于没考虑板筋对梁端承载力的贡献,即使柱端增大了弯矩设计值,也在低烈度设防区形成强梁弱柱的结构。     

7度区RC框架抗地震倒塌能力与加强措施研究

为了研究7度区典型RC框架结构的抗地震倒塌能力,依据抗震设计规范设计了一组(20个)典型RC框架结构,采用动力增量分析法分析其抗地震倒塌能力,探讨了RC框架结构抗地震倒塌能力的主要影响因素。分析表明7度(0.1g)设防区典型RC框架结构的抗地震倒塌能力明显不足,针对这一问题,设计了一组加强模型,并与原模型进行了抗地震倒塌能力的对比。结果表明,通过调整最大轴压比和最小体积配箍率,可显著提高7度设防区典型RC框架结构的抗地震倒塌能力,建议的加强措施可行有效。     

基于新规范的钢筋混凝土框架抗震性能评价

国家设计标准GB50010-2002和GB50011-2001对上届规范条文做了较大调整。为了了解新标准在抗震规定方面的有效性,按新规范设计8度区二级、9度区一级典型钢筋混凝土框架结构。通过对结构进行设防烈度地震和罕遇烈度地震作用多波输入下的非线性动力时程反应分析,考察了基于新规范设计的钢筋混凝土框架结构的能力设计措施所能达到的弱梁强柱控制效果,和我国8、9度区框架结构能力设计措施的抗震有效性,分析结果可供设计和规范局部修订参考。     

轴压比对预应力混凝土框架抗震能力影响研究

由于预应力混凝土(PC)框架结构自身的特点,当采用我国现行规范规定的普通钢筋混凝土柱的轴压比限值进行设计时,往往会造成框架柱截面尺寸较小,在地震作用下结构形成典型的层间屈服机制而破坏;而过分限制轴压比,又会导致设计中"柱的截面尺寸由轴压比确定,柱的配筋则由构造配筋率确定",即:柱子的截面尺寸较大导致建造成本上升而经济性不佳,合理地确定柱轴压比已成为PC框架工程设计中的必需。依据我国现行规范设计设防烈度为8度(0.2g)区的6榀不同轴压比PC框架,采用基于性能的抗震分析评估理论,研究各轴压比下PC框架的耗能屈服机制及轴压比对PC框架抗震能力的影响,初步探讨PC框架轴压比限值的合理性与经济性。分析表明,进一步降低现行规范中的轴压比限值,能够较好地保证PC框架在罕遇地震作用下的抗震能力。     

析广州创意中心项目结构超限设计可行性

<正>1工程概况本工程位于广州市天河北路,总建筑面积113800m2,地下四层,抗震设防标准:根据《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)2008版,本工程场地地震设防烈度为7度,建筑抗震设防类别为丙类,按7度烈度进行抗震设计设防。     

基于统一倒塌风险的建筑抗震设计方法研究

为了研制基于一致倒塌风险的建筑抗震设计方法,首先对建筑结构地震倒塌风险表征参数及其控制水准进行了研究,认为在工程设计与控制中,可采用规范GB 50011-2010的弹塑性层间位移角限值作为倒塌的判别标准,采用弹塑性层间位移角限值的超越概率表征建筑的地震倒塌风险,风险控制水准建议取10％;其次对基于统一地震危险的抗震设计...     

钢筋混凝土框架结构设计有关问题的初步探讨

依据GB 50020-2002混凝土结构设计规范和GB 50011-2001建筑结构抗震设计规范,对轴压比限值、框架柱侧移二阶效应、荷载效应与地震作用效应组合、梁端弯矩调幅、风荷载作用下柱的剪力5个问题在结构设计中应注意的几个方面进行了初步探讨,并取得了较好的效果,可供设计人员参考。     

新旧建筑抗震设计规范关于“强柱弱梁”的对比和分析

从框架柱弯矩调整系数、抗震构造措施等方面对我国新旧建筑抗震设计规范(GB 50011-2010和GB 50011-2001)关于"强柱弱梁"上规定的差异进行了比较分析,详细地分析了影响"强柱弱梁"实现的主要因素。采用新旧两个抗震设计规范分别对抗震等级为一、二、三级的3个钢筋混凝土现浇楼板框架结构进行了计算分析,分别计算新旧两个规范下,考虑现浇楼板及其钢筋对框架梁抗弯承载力的贡献时节点处柱梁端实际抗弯承载力比,并对其进行了比较分析。     

DBJ/T 15-92—2021《高层建筑混凝土结构技术规程》的修订依据及相关问题说明

介绍了广东省标准DBJ/T 15-92—2021《高层建筑混凝土结构技术规程》的修订背景、原则和依据,并对相关概念予以说明。采用“二阶段、二水准”的性能设计方法,承载力计算式按抗力大于设防烈度地震效应组合表达,以可计算验证的方式保证“中震可修”目标的实现;采用改进后的抗震设计谱,避免了原《规程》抗震设计谱长周期段的缺陷;论证了结构最大层间位移角与混凝土构件是否开裂无关,指出控制层间位移角的主要目的在于避免非结构构件因主体结构过大的变形而损坏,合理放宽层间位移角限值;轴压比不应作为柱安全度的指标,将轴压比作为竖向荷载作用下的混凝土允许压应力比,可避免长期荷载作用下框架边柱的压应力小、中柱的压应力大而引起的徐变变形差,也可避免某些柱截面偏大成为短柱而又需构造配筋,延性反而变差;规定全框支剪力墙结构设计原则及构造要求,要求上部剪力墙先于下部框架屈服,不控制上下层刚度比;规定重力柱-核心筒结构的设计原则,要求核心筒有能力承担全部地震剪力、确保楼盖面内的弯、剪承载力;解释了美国规范UBC中区分规则和不规则结构的主要目的,指出扭转位移比不是衡量结构扭转效应大小的指标;有必要总结经验,清理不正确、过时的抗震设计概念,避免或减少不必要的超限审查,为结构设计及其创新营造更好的环境。     

Effect of small axial force on flexural ductility design of high‐strength concrete beams

Small axial forces may appear in beams in a reinforced concrete (RC) structure. The presence of compressive axial force, even at a low level, has an adverse effect on the flexural ductility of RC beams, which is a key attribute for seismic design. For example, Eurocode EN1998‐1 explicitly specifies such minimum flexural ductility, whereas Chinese code GB50011 limits the depth of equivalent rectangular stress block at peak resisting moment to achieve indirectly a certain nominal flexural ductility. Therefore, ignoring the presence of compressive axial force may be risky. In this study, the effect of small compressive axial force on the flexural ductility performance of both normal‐strength and high‐strength concrete beams is evaluated on the basis of a rigorous full‐range moment–curvature analysis. An effective strategy for flexural ductility design of RC beams with small compressive axial force is identified so that various flexural ductility requirements can be satisfied. The essential control parameter proposed is the maximum difference of tension and compression reinforcement ratios. Empirical formulae and tables are developed for convenient implementation. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

Flexural ductility design of high‐strength concrete columns

In the seismic design of a structure, it is necessary to provide not only sufficient strength, but also a minimum level of flexural ductility for reinforced concrete (RC) columns. Eurocode EN1998‐1 directly specifies such minimum flexural ductility, while Chinese code GB50011 limits the normalized design axial force to achieve a nominal minimum flexural ductility. American code ACI 318‐08 uses the tension steel strain at peak resisting moment to control the failure mode. To provide the required flexural ductility, a much lower axial strength reduction factor is assigned to compression‐controlled failure than to tension‐controlled failure. To develop an effective strategy for flexural ductility design of RC columns, it is necessary to identify the essential parameters and control them properly. This is particularly important to those cast of high‐strength concrete that is inherently more brittle. The essential parameters identified include the maximum normalized axial force and maximum normalized neutral axis depth at peak resisting moment, as they help to guarantee various flexural ductility requirements. Their relationship with the flexural ductility is studied using a rigorous full‐range moment‐curvature analysis procedure. Empirical formulae and tables are also developed to facilitate flexural ductility design of RC columns. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

冻融循环作用下钢筋混凝土柱抗震性能试验研究

为研究冻融环境下钢筋混凝土柱的抗震性能，采用人工气候实验室对6根依据GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》所设计的框架柱进行了冻融循环试验，并观察了该冻融循环下材料层面和构件层面的冻融损伤发展过程。通过拟静力加载试验，分析了不同冻融循环次数和轴压比对试件破坏形态、滞回曲线、承载能力、变形能力和耗能能力等的影响。结果表明：随着冻融循环次数的增加，试件均发生以弯曲变形为主的弯剪破坏，承载力和耗能能力均有不同程度的退化，延性呈现先增后降的变化；当冻融循环次数相同时，随着轴压比的增大，试件破坏形态由大偏心受压破坏转为小偏心受压破坏，试件承载力和耗能能力均呈先增大后减小的趋势，延性逐渐减小。     

钢筋网高性能复合砂浆加固钢筋混凝土方柱抗震性能的研究

通过4根钢筋混凝土近似足尺方柱在不变轴力和周期水平反复荷载作用下受力性能的试验研究,验证了用钢筋网高性能复合砂浆(CMMR)加固钢筋混凝土柱以提高其抗震性能的有效性:不仅柱的抗震承载能力有明显提高,而且其抗震延性有大幅度改善,抗震耗能能力也有一定程度的增强。本文先对试验结果进行了描述,然后研究了轴压比变化、加固后截面形式改变、用无钢筋网增强的素砂浆加固等因素对抗震加固效果的影响,并对这种加固层提高钢筋混凝土柱抗震性能的作用机理及被加固柱的裂缝形态进行了分析。     

规则钢筋混凝土框架中考虑双向随机偏心距的柱承载力抗震可靠度分析

地震作用下RC框架柱大多处于双偏压受力状态。为考虑双向偏心距随机特性的影响,采用Monte Carlo方法分析了RC框架柱的承载力抗震可靠度。基于已有的试验数据,分析了GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》中双偏压构件抗力计算模式的不确定性及其对极限状态方程的影响。以按规范设计的典型RC框架角柱、边柱和中柱为例,结合已有荷载和抗力变量的统计概率参数,通过对荷载效应以及抗力进行抽样,分别按单偏压和双偏压情形计算了RC柱的承载力抗震可靠度。结果表明：对于规则框架结构,双偏压情形下使柱具有较低可靠度的地震作用方向(沿结构主轴)与单偏压情形并不相同;考虑双向随机偏心距后,RC柱的承载力抗震可靠度会较单向随机偏心距下的可靠度有较大程度的降低。     

《建筑抗震设计规范》在多高层钢结构房屋抗侧力构件连接构造规定中存在的安全问题

新颁布的《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)在"钢框架结构的抗震构造措施"中所推荐的框架梁与柱的现场连接和框架柱与梁悬臂段的连接,是属于弱连接构造而非强连接构造。分析了造成差错的根本原因,指出了规范中推荐的连接构造和采用的极限承载力计算公式均存在缺陷。用极限承载力计算方法验证了规范推荐的上述连接抗力不足,存在安全隐患。据此,提出了加强连接的构造做法及其相应的计算建议。