剪力墙结构基于性能抗震设计的目标层间位移确定方法

结构层间变形的计算和性能水平的划分,是基于性能的抗震设计中确定目标位移的关键问题之一。该文根据剪力墙结构的受力特点,将楼层位移分为有害位移和刚体位移,将层间位移分为名义层间位移和有害层间位移;分析了剪力墙结构的名义层间位移、有害层间位移及楼层转角之间的关系,给出有害层间位移的近似计算公式并进行误差分析;对结构层间变形的计算方法进行改进,提出采用有害层间位移角作为剪力墙结构的性能指标,进行结构性能水平的划分,并采用有害层间位移角和顶点位移角两个参数来控制剪力墙结构的变形。最后,给出剪力墙结构目标层间位移的确定方法,以此确定其目标侧移曲线,可进行直接基于位移的抗震设计。     

摇摆式预应力混凝土桥墩基于位移的抗震设计方法研究

根据基于性能抗震设计的思想,提出一种摇摆式预应力混凝土桥墩基于位移的抗震设计方法。该方法根据桥梁抗震设防水准确定桥墩的损伤水平,并考虑墩底接缝区变形的影响计算桥墩的目标位移;借助非弹性位移谱计算桥墩的位移需求。摇摆式预应力混凝土桥墩在墩底接缝区设置耗能钢筋或外部耗能装置来耗能地震能量,利用无粘结后张拉钢束在接缝处产生的摩擦力提供剪切抗力,合理设计预应力钢束的初张力,使其在地震荷载作用下保持在弹性范围内,保证其良好的复位能力。通过与已有的设计方法相比,评估了所提出的设计方法的可靠性。研究结果表明:与已有的设计方法相比,用所提出的摇摆式预应力混凝土桥墩基于位移的抗震设计方法的设计结果与非线性时程分析结果的相关性更好。     

装配式混凝土剪力墙结构空间模型抗震性能试验

对装配式混凝土剪力墙结构底部四层1/2比例空间模型进行了低周反复荷载试验。根据试验结果及试件原型静力弹塑性分析结果对比分析认为：装配式混凝土剪力墙结构抗震性能满足我国抗震设防要求,同时,由于填充墙效应及局部现浇带的有效约束,结构承载力及刚度得到提高,且有较大安全余度,可应用于实际工程;装配式混凝土剪力墙结构由于采用与剪力墙板整体预制的钢筋混凝土填充墙,设计时应充分考虑填充墙对主体结构强度和刚度的影响;装配式混凝土剪力墙结构弹性强度及刚度较现浇剪力墙结构有明显提高,但同时造成其在弹塑性阶段表现复杂,有必要建立其精细化弹塑性模型进行地震作用下的详细分析。     

SRC柱-钢梁混合框架直接基于位移的抗震设计方法研究

型钢混凝土（SRC）柱-钢梁混合框架结构具有较好的抗震性能,在大跨度结构及高层建筑中得以广泛应用,然而对于SRC柱-钢梁混合框架结构的抗震设计方法研究较少。根据SRC柱-钢梁混合框架结构的特点,将其性能划分为使用良好、暂时使用、修复后使用、接近倒塌四个水平,采用层间位移角限值予以量化,并在此基础上提出SRC柱-钢梁混合框架直接基于位移的抗震设计方法。利用通用有限元软件ABAQUS中的PQ-FIBER模型对SRC柱-钢梁混合框架进行静力弹塑性分析,并采用已有的试验研究成果对PQ-FIBER模型的适用性进行了验证。采用此方法对某8层SRC柱-钢梁混合框架结构进行了设计,然后采用静力弹塑性分析法验证该方法的可行性,为SRC柱-钢梁混合框架结构直接基于位移的抗震设计方法提供一定依据。     

侧移曲线对基于位移设计的多层自复位摩擦耗能支撑钢框架抗震性能影响研究

采用直接基于位移的抗震设计方法时需预先确定结构的侧移曲线,但侧移曲线对设计结果和结构抗震性能的影响有待研究,为此该文以自复位摩擦耗能支撑钢框架为例,考虑结构非线性程度和层数,分析了3种典型侧移曲线对结构抗震性能的影响,为该类支撑钢框架结构的侧移曲线选择提供依据。结果表明：侧移曲线对3层支撑框架的基底剪力设计值影响不大,但对6层支撑框架的基底剪力有明显影响;楼层设计位移角随设计侧移曲线变化而变化,最终导致楼层设计刚度差别较大;3层以下低层自复位摩擦耗能支撑钢框架结构的实际侧移表现为线型,设计时建议采用线型侧移曲线,6层左右的多层结构的实际侧移表现为弯曲型,建议采用弯曲型侧移曲线进行设计。     

适用于我国抗震设计规范的位移设计谱方法EI北大核心CSCD

由于位移参数更能科学、直观地描述建筑结构的抗震水平,基于位移的抗震设计法已成为地震工程领域研究的热点。位移设计谱是基于位移的抗震设计方法中确定地震作用的重要参考依据,但我国现行抗震设计规范(后简称规范)中尚未有关位移设计谱的相关规定。为便于实际应用,该研究基于实际地震动位移反应谱的特征,提出一种能够适用于规范的位移设计谱法;该方法未对规范参数作任何调整,仅增加了控制点周期T_(D)和峰值地面位移(peak ground displacement,PGD)两个参数,且所增参数与规范相关参数具有一一对应的关系。鉴于基于力的抗震设计在工程实践中仍占据主导地位,该研究给出的位移设计谱可与加速度设计谱互相转化。为避免与规范矛盾,当周期小于5T_(g)(场地特征周期)时,加速度设计谱与规范加速度设计谱一致;在长周期段,位移设计谱能反映地震动平均位移反应谱的主要特征,且加速度设计谱与平均加速度反应谱吻合。试验表明,该研究工作能服务于基于位移的抗震设计方法的工程应用,为规范中设计谱相关内容的修订提供指导意见。     

基于位移的消能减震结构抗震设计方法

通过以结构构件设计为主,消能器为强度补充的设计思想减少以往基于位移设计方法中大量的迭代过程。在现阶段我国没有合适的位移设计反应谱情况下,建议采用规范中加速度转化为绝对位移的方法来建立位移反应谱。两个数值算例分别采用具体地震记录建立的位移反应谱及加速度转化的绝对位移反应谱来设计,通过加速度时程分析分别验证了该设计方法的准确性与实用性。     

直接基于位移的PPC框架性能水准量化及设计位移可靠度分析

在按照我国现行规范设计的16榀PPC框架的Pushover抗震性能分析的基础上, 对PPC框架性能水准的量化指标及DDBD法中设计位移的可靠度问题进行了研究。提出了结构基本完好、生命安全和防止倒塌三个性能水准的划分定义和以裂缝宽度、承载力指标等作为各性能水准的量化参考指标, 并以量化参考指标对应的层间位移角作为其最终的量化指标。同时, 将量化指标层间位移角做为抗力, 预期风险水平地震下层间位移角反应作为效应, 提出了一种以我国现行规范隐含的各性能水准可靠度为基础的考虑可靠度问题的简化方法。在某一性能水准下, DDBD法最终计算所得可靠度值β可视为一个与现行规范隐含可靠度值相对大小的量, 极大避免了计算用变异系数取值差异带来的误差, 且能满足同一性能水准的不同设计要求。     

自复位支撑-钢框架结构直接基于位移的支撑参数设计与分析

该文提出了预压碟簧自复位耗能（PS-SCED）支撑-钢框架结构的等效阻尼比公式并验证其合理性,在此基础上,采用直接基于位移的抗震设计方法对一6层PS-SCED支撑-钢框架结构的支撑参数进行设计并分析。结果表明,不考虑等效阻尼比设计的支撑刚度偏于保守,支撑承载力需求偏大,而考虑等效阻尼比设计的支撑刚度和承载力需求更小且能使结构满足预定的性能目标;在相同性能目标下,支撑刚度比对结构的位移响应影响不大,按照所提出的刚度比区间设计的支撑参数能使结构满足变形限值要求。     

框架剪力墙结构抗震加固设计研究

本文从框架剪力墙的受力特点出发,分析了框架剪力墙结构的设计参数,并结合实例对剪力墙抗震的概念问题做了一定的分析以及对框架的抗震设计提出了几种观点,研究结果对于框架剪力墙结构抗震加固设计优化具有重要意义。     

带填充墙自复位预应力混凝土框架结构的抗震性能分析

自复位预应力混凝土(SCPC)框架结构中布置填充墙可以有效提高结构刚度和耗能能力。从我国规范中选取4种强度不同的填充墙分别布置于一SCPC框架结构中,利用OpenSees分析软件分别建立其有限元模型。首先对SCPC框架和4个带填充墙自复位预应力混凝土(SCPC-IW)框架有限元模型进行低周往复循环加载分析和静力推覆分析,进而选取15条地震动记录调至罕遇地震水平分别输入5个有限元模型进行动力分析,以研究填充墙对SCPC框架结构抗震性能的影响。研究结果表明：布置填充墙可以明显提高结构的初始刚度、耗能能力以及减小结构动力响应,但同时也提高了震后结构的残余变形。随着填充墙材料强度的提高,结构震后残余变形的增加幅度远高于其动力响应的降低幅度。对SCPC框架结构布置强度为混凝土强度15%~24%的填充填可以有效提高结构刚度和耗能能力,降低结构的动力响应,同时又能够保证结构残余层间位移角在罕遇地震水平下不超过可修状态限值0.4%。     

超高强材料与装配式结构

日本实际用于超高层建筑的混凝土设计强度已经突破200N/mm2,而且绝大多数都是采用装配式的建造方法。这股超高层钢筋混凝土建筑的热潮,可以说在很大程度上是由于开发高强材料,完善相应的设计方法,以及施工技术的革新所带来的。在该领域,日本技术领先于世界。该文在介绍日本该领域最新动向的同时,概述超高强材料与装配式结构相互之间的关系,并结合作者本人及其团队近几年的研究,介绍关于超高强材料和装配式混凝土结构若干问题的研究成果。     

底部铰支自复位钢筋混凝土剪力墙设计与性能研究

为克服传统钢筋混凝土剪力墙在遭受较大地震时易发生墙脚压溃形成塑性铰等问题,减小结构残余位移,提出一种底部铰支自复位钢筋混凝土剪力墙。通过将传统剪力墙破坏严重的底部进行替换,上部墙板通过V型连接梁与基础铰接,两侧墙脚位置处布置具有双线性滞回特性的复位支撑,将墙板传递的内力解构,弯矩由复位支撑单独承受,在墙体底部形成弹性旋转约束的方式,实现了剪力墙较大弹性侧移,从而降低墙体损伤和残余位移。数值模拟分析了普通钢筋混凝土剪力墙（SW）和相同截面的自复位钢筋混凝土剪力墙（SC-SW）在低周往复荷载下的承载能力、耗能能力、变形能力及损伤分布。结果表明：SC-SW通过合理设计可达到与SW相同初始刚度和承载力,同时延性提高了26.52%;损伤水平明显小于SW,避免了以墙体塑性受损而吸收能量的耗能方式;残余位移明显减少,复位效果较好。     

基于相对可靠度思想的DDBD抗震设计方法

以我国现行规范设计结构隐含的性态目标的平均可靠度水准为基础,在DDBD方法中建立了相对可靠度理论体系,并提出了具体方法。在该文所提具体方法中,对于任一性态目标,均转化为以多遇地震作为预期地震风险水平进行可靠度计算,且DDBD法可靠度是通过与现有基于力抗震设计方法可靠度的比值形式体现的,既保持了与现行规范可靠度的传承,又避免了一般情况下可靠度的复杂计算。同时,论证了在多遇地震下DDBD方法所得基底剪力计算值与现行规范基于力方法基底剪力计算值理论上相等,并对其实际存在的计算误差进行修正,确定了DDBD方法截面承载力计算公式。最后,通过算例对比分析初步验证了此理论思路的有效性、优越性。     

肋上开孔对预制预应力混凝土带肋薄板施工阶段挠度计算方法的影响研究

预制薄板（预制预应力混凝土带肋薄板）施工阶段的受力性能与肋上孔洞分布及肋端缺口尺寸相关。为便于工业化生产及现场拼装,对预制薄板进行了规格设计。以肋上孔洞分布及肋端缺口尺寸为研究的影响因素,理论给出考虑肋上孔洞分布及肋端缺口尺寸的预制薄板弯曲挠度通用公式,结合工程实际,推导了预应力、均布荷载作用下两端简支预制薄板的等效刚...     

预应力混凝土压力管道设计方法

根据环形预应力作用机理,结合弹性地基梁理论,提出了预应力混凝土压力管道在结构施工阶段的验算方法,给出了预应力筋束的最大间距,确定了预应力筋束分步张拉施工与荷载控制的方法。结合多层圆筒轴对称平面形变计算理论,提出了预应力混凝土压力管道运行阶段抗裂性能的验算方法,同时给出了预应力混凝土压力管道极限承载能力计算公式。所作的工作对预应力混凝土压力管道的设计与施工具有重要的应用价值。     

位移型消能减震偏心结构Pushover能力谱简化计算方法

该文提出了一种计算位移型消能减震偏心结构能力谱的简化计算方法,通过结构变形分解,将偏心结构的能力谱曲线分解为平面Pushover能力谱及非偏心结构的纯扭转能力谱,并采用位移合成的方法得到最终的能力谱曲线。数值算例与有限元软件Sap2000分析结果进行对比,结果表明:该文提出的方法与有限元软件计算结果接近,是一种有效的简化计算方法。     

带竖向接缝的空心模剪力墙受剪性能试验研究及承载力计算

对5个带竖向接缝的空心模剪力墙试件开展了拟静力试验,研究了竖向接缝的连接性能,分析了轴压比、剪跨比、空心模内水平钢筋配筋量等关键参数对竖向接缝连接性能和墙体受剪性能的影响。结果表明：墙体未发生脆性破坏,破坏位移角均大于1/100,延性系数均大于或接近5.0,具有良好的变形能力;正常使用阶段竖向接缝完好,可保证装配单元的有效连接;轴压比由0.15提高至0.25,受剪承载力提高了11.8%,但峰值位移角降低了22.5%;随着剪跨比的提高,受剪承载力显著降低;空心模内水平钢筋配筋量提高56%,受剪承载力提高了11%。提出了四单元计算模型计算墙体的受剪承载力,计算值与实验值相差均小于6.5%,计算结果偏于保守,可用于预测带竖向接缝的空心模剪力墙的受剪承载力。