强柱弱梁框架结构设计

钢筋混凝土框架结构由于其自身的侧向刚度较小,地震作用引起的侧向位移较大,故合理的抗震措施成为框架结构抗震性能实现的有力保证。其中“强柱弱梁”是一项关键控制措施．其目的是使框架结构在强震下形成具有较好抗震性能的稳定的屈服后塑性耗能机构,并避免结构形成同层所有柱端均出现塑性铰的层侧移机构。实际工程中,影响强柱弱梁的因素很多,如何抓住主要矛盾,在设计中真正实现“强柱弱梁”,已成为结构设计人员研究的课题。     

多层预应力混凝土框架结构基于IDA的地震易损性分析

为研究我国《预应力混凝土结构抗震设计规程》（JGJ40-2004）所规定的PC框架结构轴压比、柱端弯矩增大系数等设计参数取值的合理性,根据该规程设计了6榀轴压比与柱端弯矩增大系数取值不同、抗震等级为二级的PC框架结构,在OpenSees软件中,采用基于材料的非线性纤维梁柱单元建立其数值分析模型,考虑材料、荷载、地震动等参数的随机性,分别对其进行基于增量动力的易损性分析。研究表明：当轴压比相同时,提高柱端弯矩增大系数,或在柱端弯矩增大系数相同时,减小柱的轴压比,均能有效地改善PC框架结构的抗震性能;04规程中规定的二级PC框架结构的柱端弯矩增大系数限值偏小,规程修订时应予以增大,建议≥2.0;04规程中规定的二级PC框架结构的轴压比限值偏大,规程修订时应予以适当减小,建议<0.7。     

建筑结构中强柱弱梁设计的分析与讨论

强柱弱梁设计是结构抗震设计中的一个原则,它主要是为了更好的保证结构具有十分优良的变形能力,避免结构在强烈的地震作用下坍塌。当前,我国的建筑行业发展水平在不断的提高,建筑的结构设计也越来越受到人们的重视。本文主要分析了基于建筑结构中的强柱弱梁设计,以供参考和借鉴。     

预应力度对预应力混凝土框架结构抗震性能影响研究

依据我国规范设计4榀不同预应力度、抗震等级为二级的预应力混凝土框架结构,基于OpenSees分析软件,采用纤维梁、柱单元对其进行数值建模,对一榀单层单跨预应力混凝土框架的低周反复加载试验进行数值模拟,滞回曲线和骨架曲线与试验结果吻合良好,验证了该数值建模方法的实用性;在此基础上,对4榀预应力混凝土框架进行了静力弹塑性分析;最后,对按我国规范设计的抗震等级为二级的PC框架结构,在裂缝控制等级为二级时,预应力梁中非预应力筋用量的确定方法及其适用性进行了理论分析。结果表明：按我国现规范设计的预应力混凝土梁中非预应力筋用量偏多,在大震下预应力混凝土框架结构难以实现“强柱弱梁”的破坏模式,底层柱底塑性铰出现过早;适当提高梁端截面的预应力度值,能够在一定程度上改善结构的屈服机制,增大结构的整体位移延性,提高结构的抗震能力。因此,建议在进行相关规范修订时,适当减少非预应力筋配筋、提高框架梁的预应力度限值,如按04规程设计的二级预应力混凝土框架结构,其预应力度限值可提高至0.8。     

钢筋混凝土框架结构强柱弱梁整体失效模式可控设计

该文发展了钢筋混凝土框架结构强柱弱梁地震整体失效模式可控设计方法。基于能量平衡概念和塑性内力设计机制,提出了改进的能量平衡方程和塑性内力设计方法来实现具有不同滞回性能结构在不同设防烈度下的结构设计。设计了4个具有不同几何配置的结构,并研究了结构沿楼高的强柱弱梁系数分布。分别对结构进行Pushover分析和22条地震下的大震弹塑性时程分析,研究了结构的整体能力曲线、屈服机制、最大层间位移角分布和柱端弯矩需求。分析结果表明,该文所提方法不需要任何迭代便能实现结构预期的抗震性能和整体失效模式,克服了传统抗震设计需不断试凑迭代来满足抗震性能的缺点。     

浅谈钢筋混凝土框架结构设计应注意的事项——汶川地震建筑震害启示

本文通过汶川地震建筑震害启示介绍钢筋混凝土框架结构设计应注意的事项。     

部分预应力混凝土框架结构抗震延性设计方法的进一步研究

部分预应力混凝土框架生设计方法是通过手算掌握 弹塑性变形阶段受力性能的一种有力手段，但原计算方法的精度不高，往往达到不预期的效果。本文在以前的研究基础上，对原计算方法中的一些假定进行了改进。     

RC框架结构抗地震倒塌性能评估的简化方法

框架结构抗地震倒塌性能的定量评估近年来受到广泛关注,迫切需要建立一套抗倒塌性能评估指标,而且需同时具备实用性和可行性。该文从我国抗震规范的延性设计要求出发,分别考虑柱、梁抗弯承载力比和柱弯曲屈服对应的剪力与柱受剪承载力比等参数对结构抗倒塌性能的影响,并分析了二者对结构抗倒塌性能影响的相关性。结果表明：柱、梁抗弯承载力比对结构抗倒塌性能影响显著,柱弯曲屈服对应的剪力与柱受剪承载力比对结构抗倒塌性能也有一定的影响,且二者对结构抗倒塌性能的影响存在相关性。通过对这两个结构参数进行不同的调整组合,考察结构的抗倒塌性能,进一步建立了简化的抗倒塌性能评估指标,为框架结构抗倒塌性能的定量评估提供参考。     

基于M-φ关系的工形PC弯曲梁的宏观分析模型

工形预应力混凝土(PC)梁在实际工程结构中的应用非常广泛,T形、倒T形和矩形梁都是工形梁的特殊简化形式,建立简单实用的工形PC梁的分析模型非常有实际意义.从材料非线性本构关系出发,通过截面分析导出工形PC截面的弯矩-曲率(M-φ)关系,由此确定沿梁长度方向所有单元的抗弯刚度,建立起考虑材料非线性的工形PC弯曲梁的宏观有限元模型.试验梁分析结果与试验数据对比表明,该模型能模拟PC弯曲梁整个加载过程的非线性结构响应.     

基于M-Ф关系的工形PC弯曲梁的宏观分析模型

工形预应力混凝土(PC)梁在实际工程结构中的应用非常广泛,T形、倒T形和矩形梁都是工形梁的特殊简化形式,建立简单实用的工形PC梁的分析模型非常有实际意义．从材料非线性本构关系出发,通过截面分析导出工形PC截面的弯矩一曲率(M-Ф)关系,由此确定沿梁长度方向所有单元的抗弯刚度,建立起考虑材料非线性的工形PC弯曲梁的宏观有限元模型．试验梁分析结果与试验数据对比表明,该模型能模拟PC弯曲梁整个加载过程的非线性结构响应．     

基于混合单元法的预应力混凝土梁非线性分析

利用共旋坐标法提出了一种预应力钢筋混凝土梁非线性分析的混合单元模型,在随转坐标系内,采用分层梁单元来模拟混凝土结构,带初应变的杆单元来模拟预应力钢筋,预应力钢筋杆元和混凝土梁元的变形协调则通过非线性刚臂来实现,通过刚臂单元两端节点位移和力的关系形成预应力钢筋对混合单元刚度矩阵的贡献,从而导出随转坐标系下预应力混凝土梁考虑材料非线性的切线刚度矩阵,几何非线性则由单元随转坐标系到结构坐标系的转换矩阵及其微分来体现,从而获得结构坐标系下混合单元模型的几何与材料双非线性切线刚度矩阵。数个钢筋混凝土及预应力钢筋混凝土梁非线性分析算例表明：所提出的混合单元模型能较好地分析预应力钢筋混凝土梁非线性性能,具有一定的实用价值。     

钢筋混凝土柱的“强剪弱弯”可靠性区间分析

在钢筋混凝土结构抗震设计中,"强剪弱弯"是保证结构延性的一个重要设计概念。引进区间变量表达认知不确定性,对钢筋混凝土框架柱进行失效概率区间分析。通过结合代表认知不确定性的区间变量与代表偶遇不确定性的随机变量完成了对不确定性的数学描述。在此基础上,根据对基本事件的包含关系建立"强剪弱弯"区间可靠性概率模型,并从证据理论出发论证了该失效概率区间的上下界实质上等价于证据理论中的信任与似然函数。对于含有区间值不确定性参数的结构承载力计算,将Berz-Taylor模型引进计算过程中,减少由于区间扩张而导致的误差。在数值模拟计算中,运用模拟退火遗传算法(SAGA)确定了"强剪弱弯"的大致设计区间。根据该设计区间构造了特殊的采样函数进行重要性采样模拟从而得到了失效概率区间。误差分析表明该方法具有较好的精度。最后通过算例分析了各设计因素对"强剪弱弯"可靠性的影响,并提出了相应的设计建议。     

基于剪力比的防屈曲支撑-RC框架抗震设计方法研究

该文提出了基于剪力比的防屈曲支撑-钢筋混凝土框架结构抗震设计方法。根据不同的剪力比α设置不同参数的防屈曲支撑并进行了多个不同层数结构的抗震设计;基于大震弹塑性时程分析,研究了不同剪力比结构的最大层间位移角和防屈曲支撑滞回耗能比随剪力比α的关系曲线,并得出剪力比α的合理取值范围为0.3 < α < 0.5。在剪力比合理的取值基础上研究了层间位移角最大值随不同刚度主体框架的变化规律,并建议了主体混凝土框架最大层间位移角的设计取值。该文所提方法简便、实用,为防屈曲支撑耗能减震结构的设计提供了一种新的思路。     

无粘结与有粘结预应力混凝土梁抗震性能的试验对比研究

基于四对无粘结预应力混凝土梁与有粘结预应力混凝土梁的低周反复加载试验,较为系统地研究了上述两种预应力混凝土梁的延性、耗能性、变形恢复能力及破坏特征等抗震性能。研究表明：无粘结预应力混凝土梁的延性和变形恢复能力优于有粘结预应力混凝土梁,其延性系数平均高出20%;有粘结预应力混凝土梁的耗能能力优于无粘结预应力混凝土梁,其等效粘滞系数平均高出29.2%;有粘结预应力混凝土梁的承载力略高于无粘结预应力混凝土梁,其承载力平均高出7.42%;研究成果为不同工程情况下预应力梁的设计与选用提供参考。     

建筑结构基于能量抗震设计方法研究

该文系统总结了建筑结构基于能量抗震设计方法的相关研究成果, 指出结构损伤耗能机制控制是确定结构累积耗能分布和实现基于能量抗震设计的关键. 分别针对钢支撑框架结构、RC框架结构和RC框-剪结构的合理耗能机制控制进行了研究. 在此基础上, 建立了基于能量抗震设计方法的实施框架, 并分别针对钢支撑框架结构、RC框架结构和RC框-剪结构给出了具体的基于能量抗震设计方法.     

基于地震损失风险钢筋混凝土框架结构弯矩增大系数评估

损失是表征结构性能的综合指标。为了从损失风险的角度评估现行抗震规范钢筋混凝土框架弯矩增大系数的取值,基于地震风险评估框架FEMA P-58,给出了基于结构整体易损性分析的地震损失计算方法。设计了4个弯矩增大系数分别为1.1、1.3、1.5、1.7的钢筋混凝土框架结构,采用增量动力时程分析方法,得出了结构的易损性曲线和易损性矩阵,按照地震烈度概率模型,给出了所在场地各种烈度地震发生的概率,计算了每个结构在50年和1年内的经济损失和人员伤亡损失。结果表明,地震损失风险随强柱弱梁系数增大而减小,50年总经济损失比介于0.08~0.12,人员损伤率介于4.85×10^-4~1.12×10^-3。按照目前规范取值设计的结构地震损失风险处于可接受范围内。     

腹板摩擦式自定心预应力混凝土框架的抗震性能研究

腹板摩擦式自定心预应力混凝土框架是一种新型的抗震结构体系。为分析其抗震性能,对自定心框架的数值模拟方法进行了研究,并利用梁柱节点的低周反复加载试验数据对数值模型进行了验证。由此建立起一榀4跨6层自定心框架的数值模型,并分别对自定心框架和传统现浇节点框架进行了非线性的静力分析和动力时程分析。分析结果表明：在多遇地震作用下,自定心框架和传统现浇框架具有相当的抗震性能;在罕遇地震作用下,传统的现浇节点框架残余变形较大,而自定心框架具有良好的能量耗散能力、自定心能力和抗弯能力,综合的抗震性能优于传统现浇节点框架结构。