钢筋混凝土框架结构地震易损性分析

由于钢筋混凝土框架结构已经在民用建筑和工业建筑中得到了广泛的应用,因此本文以三维框架结构体系为研究对象,以美国地震工程研究中心(PEER)提出的概率性能评定框架为基础,对钢筋混凝土框架结构的地震易损性进行了研究.研究中所采用的有限元软件为美国中部地震研究中心(MAE Center)开发的ZEUS-NL软件.     

采用不同减震结构体系的RC框架结构地震易损性分析

采用消能减震技术能有效提高结构的抗震性能,而不同减震结构体系减震效果不同。为了评估不同减震结构体系下的抗震性能,本文以某6层RC框架结构为研究对象,采用基于增量动力分析法的地震易损性分析方法,分别研究了增设防屈曲约束支撑、软钢阻尼器、粘滞阻尼器3种不同减震结构体系的抗震性能。研究结果表明：在同一减震目标下,3种不同的减震结构体系均能有效控制结构的地震响应,其中防屈曲约束支撑结构在不同损伤状态下的超越概率最小,抗倒塌储备系数最大,说明该阻尼器的控制效果最佳,其次是软钢阻尼器,最后是粘滞阻尼器。     

基于IDA的RC框架结构地震易损性分析

针对某钢筋混凝土(RC)框架结构的抗震安全问题,以谱加速度为地震动强度指标、层间位移角最大值为结构损伤指标,基于增量动力分析(IDA)法对该结构进行了地震易损性分析,得出了该框架结构在不同地震动强度下的失效概率公式和地震易损性曲线,并评估了其抗震性能。结果表明,随着地震作用的增大,各个性能水平下框架结构的失效概率逐渐增大,结构进入塑性阶段,易损性曲线的走势变得平缓;在IO状态下,易损性曲线急剧上升,结构易受到破坏;在LS和CP状态下,易损性曲线呈平缓趋势,表明结构具备一定的延性耗能能力,能够抵抗大震的作用。     

我国沿海地区RC框架结构地震易损性分析

文章考虑到近海大气的腐蚀环境,在材料层次,通过考虑钢筋应力及弹性模量削弱、混凝土碳化作用、保护层混凝土开裂软化、核心区混凝土极限压应变降低等模拟氯离子等侵蚀对RC框架结构材料性能的影响,并基于实验数据从构件和框架整体上验证了模拟方法的正确性;在结构层次,基于上述材料力学性能退化模型,对6层和9层的不同龄期的框架结构,采用IDA方法进行时程分析,以地震动峰值地面加速度为地震动强度指标,最大层间位移角为结构损伤指标,得到了不同腐蚀龄期、层高、设防烈度的易损性曲线。结果表明：同一设防烈度下,腐蚀龄期越长,结构的超越概率越大;同一龄期下,设防烈度越低,结构的超越概率越大。     

地震动持时对RC框架结构易损性与抗震性能影响

作为地震动三要素之一,地震动持时对结构地震易损性的影响有待深入研究。为此,选择分别具有长、短持时特性的两组地震动记录作为输入,以按我国现行规范设计的3个不同高度钢筋混凝土框架结构作为研究对象,采用OpenSees软件,对比分析了不同持时特性地震动作用下钢筋混凝土框架结构的地震易损性,并进一步从失效概率、易损性指数和性能裕度比等3个方面讨论了持时对结构抗震性能的影响。分析结果表明：地震动持时特性对结构地震易损性的影响不容忽视;随着地震动强度和结构损伤水平的增加,地震动持时对地震易损性的影响越发显著;相较于短持时地震动,长持时地震动会使易损性中位值下降超过10%;地震动持时越长,其对结构抗震性能的不利影响也越明显;长持时地震动使结构失效概率增加50%以上,同时提高易损性指数,降低性能裕度比。     

在用RC框架结构基于位移的抗震性能评估

根据能力谱方法的基本原理 ,建立了在用RC框架结构基于位移抗震性能的评估方法。该方法采用了振型分解法建立的多自由度体系和等效单自由度体系之间的转换关系 ,以及由现行《建筑抗震设计规范》的反应谱曲线建立的结构抗震要求曲线。用本文方法对清华大学主楼 1 0层钢筋混凝土框架结构进行了抗震性能评估 ,同时进行了小震和大震作用下的弹塑性时程分析。本文方法得到的顶点位移角、层间位移角和塑性铰分布与时程分析的结果比较符合     

装配式RC框架黏滞阻尼器凸轮式响应放大#br# 消能体系的地震易损性分析

针对装配整体式结构抗震性能的不足及现有响应放大装置在罕震和极罕遇地震下容易失效的缺点,提出一种新型限位响应放大装置(凸轮式响应放大装置)。通过ABAQUS有限元软件进行凸轮式响应放大装置子单元的二次开发,进而对装配整体式框架结构实体模型进行动力时程分析。选取层间位移角为结构损伤指标,用动力增量法分别对未添加凸轮式响应放大装置的无控结构和添加后的减震结构进行地震易损性分析。结果表明：相对于无控结构,加设凸轮式响应放大装置的减震结构达到各级破坏状态的超越概率显著下降,抗震性能得到有效提高;凸轮式响应放大装置在各级地震作用下均有优良的减震效果,能有效降低结构的损伤程度;通过对易损性曲线的分析,可为装配整体式结构基于性态的设计方法提供依据。     

不同弯矩增大系数钢筋混凝土框架结构地震易损性分析

设计3个不同柱端弯矩增大系数的钢筋混凝土框架结构模型,考虑结构材料、荷载及地震动参数的随机性,分别对其进行随机增量动力分析(IDA),以地震峰值加速度(a pg)作为地震动强度指标,结构的顶点最大位移角θmax作为结构的反应参数,得到各结构模型的IDA曲线。在IDA分析的基础上,对各结构模型进行地震需求概率分析,通过定义4个抗震性能水平,对各模型进行随机pushover分析,确定各性能水平的限值,分别对各结构模型进行易损性分析,得出各结构的地震易损性曲线。计算分析结果表明:弯矩增大系数的取值对结构的易损性有一定的影响,其取值越大时,结构在地震作用下倒塌的概率越小;在一定的范围内(0.2g≤a pg≤1.0g),当结构的塑性程度发展越大时,提高弯矩增大系数对结构抗震性能的贡献越明显;建议规范修订时可适当增加柱端弯矩增大系数的取值。     

基于易损性的钢筋混凝土框架结构抗震性能裕度评估

采用性能裕度比作为评估结构抗震性能的指标,该指标通过计算地震易损性中位值与多遇地震、设防地震和罕遇地震强度的比值来评估结构的抗震性能裕度。选择4种考虑不同抗震设防水平的5层3跨钢筋混凝土平面框架结构作为研究对象,通过易损性分析,计算得到结构的性能裕度比。研究结果表明：随着结构抗震设防水平的提高,结构的地震易损性中位值和结构所对应的多遇地震、设防地震和罕遇地震的强度随之增加。然而,由于前者的增加幅度要小于后者的,因此,结构的性能裕度比随其抗震设防水平的提高而降低;在设防地震和罕遇地震作用下,结构具有足够的性能裕度以满足“中震可修”和“大震不倒”的性能要求;抗震设防水平的提高会使结构不满足“小震不坏”的性能要求。     

不同弯矩增大系数钢筋混凝土框架结构地震易损性分析

设计3个不同柱端弯矩增大系数的钢筋混凝土框架结构模型,考虑结构材料、荷载及地震动参数的随机性,分别对其进行随机增量动力分析（IDA）,以地震峰值加速度（a _pg）作为地震动强度指标,结构的顶点最大位移角θ_max作为结构的反应参数,得到各结构模型的IDA曲线。在IDA分析的基础上,对各结构模型进行地震需求概率分析,通过定义4个抗震性能水平,对各模型进行随机pushover分析,确定各性能水平的限值,分别对各结构模型进行易损性分析,得出各结构的地震易损性曲线。计算分析结果表明：弯矩增大系数的取值对结构的易损性有一定的影响,其取值越大时,结构在地震作用下倒塌的概率越小;在一定的范围内(0.2g≤a _pg≤1.0g),当结构的塑性程度发展越大时,提高弯矩增大系数对结构抗震性能的贡献越明显;建议规范修订时可适当增加柱端弯矩增大系数的取值。     

工程结构地震易损性与经济损失评估研究现状

回顾了地震观测记录研究的发展历程,对采用基于震害调查的经验判断法和基于有限元的理论计算法分析结构地震易损性进行了系统的概括和总结,综述了目前各国开展直接和间接地震经济损失评估技术方法;针对地震风险观测记录、间接经济损失评估、结构精细化易损性模型、地震动输入、地震附加费率厘定等尚待进一步深入探讨的问题,给出了未来开展地震危险性分析和地震经济损失评估研究的意见和建议。     

地震作用下钢混结构桥梁的结构易损性分析

桥梁工程是国家经济发展的重点工程之一。该工程是一项复杂的系统工程,在其建设与使用过程中,极容易受到外界各种作用力的影响,其中,地震因素是影响桥梁工程正使用的重要因素之一,给当地经济造成较大的损失。为了提高桥梁工程的抗震性能,本文采用了一种在地震影响下钢筋混凝土桥梁结构易损性分析方法,通过分析,希望能够为相关技术人员提供参考性依据。     

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。     

锈蚀钢筋混凝土结构地震易损性分析

钢筋锈蚀是影响钢筋混凝土结构耐久性的一个重要因素,会引起结构的自振周期延长、地震需求变化及抗震能力衰减,使得锈蚀钢筋混凝土结构的地震易损性分析不同于未锈蚀钢筋混凝土结构。以一栋按我国规范设计的RC框架结构为研究对象,分别建立了未锈蚀和锈蚀结构的非线性有限元模型并进行了模型验证。分别采用云图法和条带法计算得到了钢筋混凝土结构在未锈蚀和锈蚀两种工况下的地震易损性曲线和函数参数,对锈蚀钢筋混凝土结构地震易损性分析的特殊性及其对地震易损性分析结果的影响进行了分析。分析结果表明：不考虑钢筋锈蚀引起的结构自振周期延长会错误估计锈蚀钢筋混凝土结构的地震易损性水平。采用云图法分析锈蚀钢筋混凝土结构的地震易损性会出现锈蚀结构的极限状态失效概率低于未锈蚀结构的情况。而条带法比云图法可以更好地反映钢筋锈蚀对钢筋混凝土结构地震易损性的影响。忽略钢筋锈蚀引起的结构抗震能力衰减会低估锈蚀钢筋混凝土结构地震易损性水平,建议在锈蚀钢筋混凝土结构地震易损性分析中采用基于Pushover的极限状态定义方法。     

考虑倒塌概率修正的钢筋混凝土框架结构地震易损性分析

为研究倒塌概率对非倒塌极限状态的影响,提出了考虑倒塌概率修正的结构地震易损性分析方法。基于全概率定理,将结构极限状态划分为倒塌状态和非倒塌状态两类,若结构发生倒塌则认为结构发生非倒塌极限状态破坏的概率为100%。考虑倒塌概率修正的地震易损性分析方法包含直接方法和间接方法,其中,直接方法是直接对传统地震易损性函数进行修正,而间接方法仅修正地震易损性函数中的概率地震需求参数。以4榀不同高度不同设防烈度的钢筋混凝土平面框架结构作为研究对象,选择100条实际地震动记录作为输入,分别采用直接方法和间接方法开展考虑倒塌概率修正的地震易损性分析。结果表明：倒塌概率对轻微破坏和中等破坏极限状态的影响较小,而对严重破坏极限状态的影响较大;在地震动强度较小时,两种方法对地震易损性的修正结果相差较小;随着地震动强度的提高,两种方法对地震易损性修正结果的差距逐渐增大。     

局部肘节消能装置的减振机制分析及其优化控制

传统的肘节式位移放大机构可以增大阻尼器变形从而提高结构减振效率,但其需占据较大空间,且相关的基于小变形假设的位移放大系数理论公式不能反映放大系数时变特性,难以实现几何构造优化。为此,提出一种以黏滞阻尼器为阻尼元件的局部肘节消能装置,其具有占用空间小、布置灵活等特点。基于几何关系推导局部位移放大系数解析解,并对其进行参数分析。分析结果表明：局部凸肘节消能装置的位移放大能力随下连杆与水平面夹角增大而增强,而局部凹肘节消能装置则与之相反;局部凸肘节消能装置的最优下连杆长度与装置高度之比位于[0.7,1.3]区间内,局部凹肘节消能装置的该比值约为0.7。根据改进D值法提出适用于框架结构的局部肘节消能装置层间位移放大系数计算方法。以消能装置在外部激励下最大侧移为基础,给出了针对层间位移放大系数的优化步骤,并通过算例分析验证局部肘节消能装置的可行性和几何优化方法的有效性。采用所提优化方法进行局部肘节消能装置设计,可有效增强其位移放大能力和振动控制效果。     

考虑设计标准差异及耐久性的老旧建筑结构地震易损性评估

在目前的老旧钢筋混凝土框架结构的地震易损性研究中,没有同时考虑不同抗震设计标准差异和耐久性两个因素对结构抗震性能的影响,且表征结构易损性的损伤指数在阈值范围和动力分析中存在局限.有鉴于此,针对不同抗震设计标准造成的结构性能差异,同时考虑混凝土碳化和钢筋锈蚀对结构性能的影响,并根据结构已服役时间对老旧建筑结构的地震作用取...     

带腋撑梁式转换结构地震易损性分析

针对钢筋混凝土梁式转换结构存在竖向刚度突变不利于抗震的问题,在转换层处设置了钢筋混凝土腋撑,以降低转换结构竖向刚度突变程度,改善其抗震性能。通过对普通与带腋撑钢筋混凝土转换框架结构进行增量动力分析,建立其地震易损性曲线方程,并且研究了腋撑对钢筋混凝土转换框架结构破坏机制的影响。分析结果表明,钢筋混凝土腋撑能有效地减缓转换框架结构地震反应,显著地降低转换框架结构在各个破坏状态下的超越概率。在强烈地震作用下,钢筋混凝土腋撑能有效地避免结构在首层与转换层处形成"层侧移机构"的破坏机制,防止钢筋混凝土转换框架结构发生整体或局部倒塌破坏。     

中小学建筑钢筋混凝土框架结构的地震易损性分析

中小学建筑作为具有特定使用功能的建筑物,由地震引起灾害的可能性和危害性都比其他类型建筑物大得多。本文以中小学建筑中的钢筋混凝土框架结构作为研究对象,对其进行易损性分析。     

不同谱匹配地震动对RC框架结构地震易损性的影响分析

地震动谱形特征对结构地震响应分析至关重要,因此应考虑地震动谱形、选取合适的地震动记录以分析结构易损性。选取条件参数不同,但加速度反应谱值与设计谱相同的4条条件均值谱,分别基于条件均值谱和设计谱进行地震动记录的选取与谱匹配,并通过输入得到的12组地震动记录对一个5层算例结构模型进行增量动力分析,进而分析谱匹配方法以及条件均值谱对结构响应结果和地震易损性结果的影响。分析结果表明：输入谱匹配后的8组地震动记录,其工程需求参数分析结果的离散性明显降低且响应结果无明显偏差;以设计谱为目标谱时,谱匹配后得到的易损性曲线范围较为集中,而以条件均值谱为目标谱时,由于条件均值谱参数的不同,谱匹配后得到的易损性曲线范围较为分散。