考虑墙体作用的低层冷弯薄壁型钢轻型房屋住宅体系弹塑性动力分析

低层冷弯薄壁型钢结构住宅体系的抗震性能是进行该类结构推广应用的关键。该文基于ANSYS软件建立了该类结构体系的数值模型,在考虑冷弯薄型钢构件及门窗洞口加强与否、考虑组合墙体作用与否等情况下,分别进行了设防烈度为7度时常遇地震下的静力分析和弹性时程分析和设防烈度分别为7度、8度和9度时罕遇地震下的弹塑性时程分析。结果表明:常遇地震作用时结构弹性层间位移由风荷载控制,罕遇地震作用下结构弹塑性层间侧移则由地震作用控制;是否考虑组合墙体及墙面板材料特性对结构承载力、变形及抗震性能影响显著。在设防烈度分别为7度、8度和9度时的罕遇地震作用下,考虑组合墙体时结构最大弹塑性层间位移角可满足现行抗震规范(GB50011-2010)要求,双面OSB墙面板且角柱进行加强时抗震性能最好。该文结果可为进一步进行此类结构体系的抗震性能研究及应用提供参考。     

西安火车站东配楼复杂连体结构振动台试验及数值模拟

通过对西安火车站东配楼结构的缩尺模型振动台试验,考察结构在不同水准地震作用下的破坏模式和抗震性能。对模型结构进行数值模拟,对比分析了不同工况下结构的自振频率、加速度和位移等动力响应的发展规律。结果表明,模拟计算结果与试验吻合较好,在8度罕遇地震后结构刚度退化最明显,其中小三角区X、Y向刚度分别降低了39.66%、37.50%,模拟值也达到了33.43%、28.79%,相差不足6%。连体结构在弹性和弹塑性阶段的最大层间位移角分别为1/554和1/53,满足抗震规范的限值要求。大跨度桁架采用滑动支座可有效释放小三角区与大区间的相对位移,保证了连体结构较好地协同工作和变形能力。在9度罕遇地震下,叠层桁架动力响应较大,刚度退化率达到23.73%,平面外扭转角1/56,位移比达到1.36,建议设置黏滞阻尼器控制桁架振动。     

某高位转换框支剪力墙超限高层结构模拟地震振动台试验研究

某高位转换框支剪力墙超限高层结构,在5层设箱式转换层,其下为框支剪力墙结构,其上为剪力墙结构,因部分剪力墙结构不落地而形成竖向刚度不连续的结构体系。对该结构体系的特点、模拟地震振动台试验方案的设定、材料的选取、动力相似关系的确定以及模型结构的简化设计进行了介绍。测试了1/20整体模型模型结构的动力特性及其在8度多遇、基本和罕遇水准地震作用下的加速度、位移和应变反应等,研究了模型结构的破坏机理和破坏模式,并根据试验结果,用相似关系原理得到了原型结构的动力特性、层间位移、楼层剪力等动力反应。试验结果表明模型结构前3阶振型频率分别为5.101Hz（X向平动）、5.466Hz（Y向平动）和7.652Hz（整体扭转）,原型结构对应的前3阶振型周期分别为1.456s、1.362s和0.970s,扭转为主第一周期与平动为主第一周期之比为0.66。在8度罕遇水准地震作用下,原型结构框支层、转换层和转换层以上结构的最大层间位移角分别1/805、1/317和1/145,框支柱及转换梁等构件完好,可见该结构布置合理,整体结构抗震性能较好,能满足“小震不坏,中震可修、大震不倒”之抗震设防要求。     

高铁大跨桥梁设计地震作用与国内外主要抗震规范的比较研究

本文选择了现行国内外主要抗震设计规范,对比了国内外主要抗震设计规范的场地类型划分的差异;考虑地震的重现期与结构的重要性系数等因素,对比分析了我国不同行业抗震规范与《铁路工程抗震设计规范》2009年修正版在多遇地震(小震)、设防烈度地震(中震)和罕遇地震(大震)下各规范反应谱平台取值以及反应谱曲线本身。研究表明我国高铁大跨桥梁在小震的设计取值偏高,中震取值与国内其它规范相当,而大震的取值则偏低。我国高铁大跨桥梁的设计地震作用与欧洲规范Eurocode 8 的对比研究表明,我国的小震(50年重现期)取值小于欧洲规范(90年重现期)、中震(475年重现期)取值也小于欧洲规范(475年重现期)的相应取值。与美国AASHTO规范和加州规范Caltrans(2013)对比研究表明,由于我国规范采用了1.5的重要性系数,小震取值(50年重现期)远高于美国规范的50年重现期的设计地震水平,而与其475年重现期地震水平相当;中震水平(475年重现期)的加速度反应谱平台值略低于Caltrans(975年重现期),但是略高于AASHTO(1000年重现期),我国反应谱曲线与Caltrans大致相当,但是高于AASHTO;对于大震(2475年重现期),AASHTO(2475年重现期)的地震作用取值介于我国的7度 (0.1g) 设防与8度(0.2g)设防之间。总体来说,我国的高铁大跨桥梁的设计地震作用取值偏于保守。     

基于响应面法的复式钢箱提篮拱地震可靠度分析

地震可靠度是桥梁抗震研究中的重要问题。基于随机分析的响应面理论和规范反应谱法,提出了一种分析具有随机结构参数的桥梁地震可靠度的方法,研究了复式钢箱提篮拱桥在地震激励下,结构设计基准期内的可靠度。分析时考虑了结构参数和场地土的随机性,分别计算了钢箱提篮拱桥主、副拱肋在多遇地震、设防地震和罕遇地震作用下的失效概率,得到了主、副拱肋在设计基准期内,按规范“三水准设防标准”条件下的地震可靠度。计算结果表明,该桥设计满足抗震规范要求。     

基于构件性能的RC框架-核心筒结构抗震性能研究

钢筋混凝土框架-核心筒结构是目前我国超高层建筑中广泛采用的一种结构体系。以18个满足我国现行规范的典型钢筋混凝土框架-核心筒结构为例,利用Perform-3D软件对模型进行罕遇地震作用下的弹塑性时程分析,并采用基于构件性能的结构抗震评估方法判断结构安全性。结果表明,对于不同设防烈度的地震,7度设防的结构安全度最高,7.5度与8度设防次之。将该评估结果与基于层间位移角的评估结果进行对比分析,进一步论证了基于层间位移角的评估方法尚存在不足之处。     

框支密肋复合墙结构模型振动台试验研究

对1/6缩尺框支密肋复合墙结构模型进行振动台试验,研究结构模型经历弹性阶段、开裂直至破坏的不同阶段动力特性及反应。以El Centro波、Taft波、人工波为输入地震波,分别对设防烈度7度及8度多遇、基本、罕遇、超罕遇地震作用进行试验,研究模型结构在各阶段地震作用下加速度、位移、应变反应及破坏形式、破坏机理。试验结果表明,框支密肋复合墙结构转换层破坏模式为剪切型破坏,塑性变形主要集中在转换层;框支密肋复合墙结构各层绝对加速度响应主要取决于前两阶振型,高阶振型影响较小,其中第一阶振型起绝对控制作用。     

仿古建筑钢框架结构拟动力试验及静力推覆分析

为研究仿古建筑钢框架结构的抗震性能,以位于抗震设防烈度8度区的某仿古建筑钢框架结构为原型,按1∶2缩尺比例制作了试验模型,并对其进行了拟动力试验。输入地震动加速度峰值分别相当于8度多遇、8度设防和8度、9度罕遇地震的El Centro波、汶川波和兰州波,实测了框架的位移反应、加速度反应和应变分布;研究了结构在地震波作用下的受力特点、滞回性能、耗能性能、加速度和位移时程曲线以及承载力与刚度退化规律等,并对结构进行了静力弹塑性推覆分析。研究结果表明:滞回曲线未出现明显的捏拢现象,结构耗能随着输入地震波幅值的增大而显著增加;在9度罕遇地震波作用下,中柱异型节点处的拱构件底部及正厅边柱斗构件屈服,骨架曲线仍未进入下降段,整体结构的承载力较高;在地震波作用下,该研究类型的仿古建筑钢框架结构的层间位移角能满足我国现行抗震规范的要求,具有良好的抗震性能。     

芯筒式双法兰刚性连接平面及减震框架试验对比分析

该文提出一种芯筒式双法兰刚性连接平面钢框架及其减震框架,设计并完成了两种框架的子结构拟动力试验,通过对比分析两榀框架的滞回性能、典型部位应变变化、抗侧刚度、耗能能力等指标,研究该类框架的抗震性能。结果表明:在8度多遇及设防地震作用下,中间柱型摩擦阻尼器可以提供刚度,控制层间位移角,减轻甚至避免结构塑性损伤;在8度罕遇、8度(0.30 g)罕遇、9度罕遇地震作用下,中间柱型摩擦阻尼器进行滑移摩擦耗能,耗能能力稳定,有效延缓结构塑性损伤,减震框架结构刚度、耗能能力均优于平面框架,平面框架和减震框架芯筒式双法兰刚性连接节点抗震性能良好且减震框架节点抗震性能优于平面框架。     

基于性能的抗震设计方法在某复杂超高层结构中的应用研究

现代高层建筑向着多功能、多用途及造型新颖方向发展,结构体系日益复杂和多样化。该文以一幢设有带状桁架和伸臂桁架的超高层巨型结构体系为研究对象,将基于性能的设计方法应用于对该复杂结构体系的抗震性能评估中。提出了7度多遇、基本、罕遇和8度罕遇烈度地震作用下的性能目标,进行了整体结构模型的振动台试验和弹塑性时程分析,以及关键节点的试验和有限元分析。理论分析与试验结果相互验证、相互补充。综合研究表明这一结构体系抗震性能良好,能够满足不同地震水准作用下的抗震要求。     

汶川地震下框架结构的抗倒塌能力分析

从震害统计和数值模拟两个方面研究了按现行抗震规范设计的钢筋混凝土框架结构的抗倒塌能力。汶川地震大量钢筋混凝土框架结构震害统计表明,按7度抗震设防的结构在地震烈度达到9度或加速度峰值达到400gal,开始出现倒塌破坏(占1%~2%);当地震烈度达到11度或加速度峰值达到800gal以上时,出现大量的倒塌破坏(占60%以上)。进一步以汶川强震记录为输入,对两个典型的钢筋混凝土框架结构进行了增量动力分析。结果表明:7度抗震设防时可抵御300gal~500gal加速度峰值作用(地震烈度近似9度);按8度抗震设防时可抵御400gal~600gal加速度峰值作用(地震烈度近似10度)。总体上看按现行抗震规范设计的钢筋混凝土框架的超强系数基本大于2。     

罕遇地震作用下水电站厂房上部结构破坏模式研究

为揭示水电站厂房结构在罕遇地震作用下的破坏模式与抗震安全储备,基于ABAQUS平台,采用混凝土损伤塑性模型描述厂房混凝土,并通过子程序编程实现粘弹性人工边界以模拟无限地基,将人工波加速度峰值调整为罕遇地震对应的0.331g,针对某水电站厂房结构开展了动力非线性时程分析。结果表明,罕遇地震作用下厂房结构的破坏模式具体表现为下游立柱严重开裂、上游立柱开裂、上游墙底部开裂以及下游立柱出现轻微压损伤,混凝土损伤状态、钢筋应力、层间位移角均表明厂房结构自身具有较高的抗震安全储备,整体破坏程度在“可修”的水平。但上下游墙在顺河向的不协调运动会导致屋顶网架动应力非常突出,网架存在垮塌的风险,水电站厂房的抗震设计中应该充分重视屋顶网架与上下游墙的连接方式。     

基于易损性指数的钢筋混凝土框架结构地震损伤评估

在传统地震易损性分析的基础上,提出了易损性指数的概念,并用其来评估结构的地震损伤。通过引入群体结构震害评估中震害指数的概念,结合解析地震易损性分析得到的结构破坏状态概率,将震害指数的数学期望作为单体结构的易损性指数。选择8层和10层两组考虑不同抗震设防水平的钢筋混凝土框架结构为研究对象,分析得到结构的地震易损性曲线、破坏状态概率曲线、易损性指数曲线以及结构在小震、中震和大震作用下的易损性指数。分析结果表明:按我国抗震规范设计的钢筋混凝土框架结构基本可以满足“小震不坏”、“中震可修”和“大震不倒”的性能要求。在大震作用下,结构可以较好地控制较严重破坏的发生。随着抗震设防水平的提升,结构的抗震能力得到了加强,但结构在小震、中震和大震作用下的易损性指数却发生了增加。     

考虑年均倒塌概率的结构倒塌安全储备可接受值

推导出结构年均倒塌概率与结构倒塌安全储备之间的关系,并提出依据年均倒塌概率可接受值计算可接受倒塌安全储备系数CMR的方法。利用全概率理论,将倒塌易损性与地震危险性进行耦合,得到结构年均倒塌概率,采用中值倒塌地震强度建立年均倒塌概率与结构倒塌安全储备系数CMR的关系。结合大震倒塌概率可接受值确定年均倒塌概率可接受值,进而计算结构可接受倒塌安全储备系数CMR。结合我国抗震规范规定的加速度反应谱建立CMR谱,给出了乙类、丙类结构在不同设防烈度下的可接受年均倒塌概率值以及可接受CMR值。研究表明:结构可接受年均倒塌风险越低,结构的倒塌安全储备可接受值越大,并呈现幂函数的数学关系,而可接受年均倒塌概率又与大震强度、地震危险性以及总倒塌不确定性有关。依据我国抗震设计规范背景建议的特定可接受年均倒塌概率下的可接受CMR谱,可以反映不同周期区间结构随总倒塌不确定性变化的规律,可用于结构倒塌安全储备的快速评估。基于CECS392建议的可接受大震倒塌概率计算得到乙类建筑的可接受年均倒塌概率远小于丙类建筑,均随着设防烈度的提高而下降,相应的CMR可接受值则呈现增加趋势。     

悬挑大跨混凝土框架-剪力墙结构弹塑性分析及试验研究

某拟建文化艺术中心是一个具有大空间、大悬挑等特点的混凝土框架-剪力墙结构,结构一端为多层大悬挑结构,最大悬挑长度为22m,并且在顶层中庭有30m的大跨度区域,属平面和立面均不规则的结构。本文采用NOSACAD和ABAQUS有限元程序建立整体结构分析模型,进行7度罕遇烈度下的弹塑性时程分析,研究了该结构在大震作用下的变形情况、塑性铰的分布以及受力机理等。计算结果表明：结构的悬挑端在竖向地震作用下的动力响应显著,剪力墙受拉损伤在结构底部和悬挑楼层处较为明显;但在大震下层间位移角满足规范要求;并对结构裙房截断后的模型进行了1/30的大缩尺模拟地震振动台试验,验证了截断模型方法在本试验中的合理性,最后根据构件的受力或损坏情况给出了设计改进建议。     

基于极限平衡理论的钢与混凝土组合框架结构抗震分析

基于极限平衡理论建立一种钢与混凝土组合框架结构罕遇地震作用时简化分析方法。通过理论分析和试验现象,确定组合框架破坏机制;基于极限平衡原理,根据结构在地震作用下达到极限状态时变形和内力分布规律,分别计算框架顶部侧移等于H/50、H/40和极限荷载对应侧移值时组合框架抗震强度,计算结果与国内外十九榀组合框架低周反复荷载试验结果吻合较好,说明此计算方法可有效地预测组合框架结构在罕遇地震下的抗震强度;提出通过对组合框架变形能力和抗震强度同时进行控制,以使结构满足罕遇地震下抗震要求的简化方法。     

基于试验的斜交网格-核心筒结构概率地震易损性分析

利用外部网状斜交框架和内部钢筋混凝土核心筒,斜交网格-核心筒结构形成具有较强抗侧刚度的筒中筒结构形式,被广泛应用于超高层建筑结构。采用模拟地震振动台试验获得不同地震动水准下模型结构的地震动响应结果。在结构抗震可靠度的经验和计算分析方法基础上,分析不同水准下结构发生各级破坏的概率,研究斜交网格-核心筒结构体系的整体抗震性能。最后,由振动台试验结果显示斜交网格结构构件的截面尺寸改变所在楼层的斜柱先于底部楼层的斜柱发生破坏。提出基于模型结构的振动台试验的概率地震易损性分析方法,对不同地震设防水准下原型结构的破坏概率进行研究,获得斜交网格-核心筒原型结构的概率地震易损性水平。     

带耗能腋撑型钢混凝土转换框架结构地震易损性分析

综合利用钢-混凝土组合结构技术和耗能减震技术, 提出带耗能腋撑型钢混凝土新型转换结构, 利用耗能腋撑改善转换结构抗震性能差的问题。以普通和带耗能腋撑型钢混凝土转换框架结构为研究对象, 进行增量动力分析, 建立该新型转换结构地震易损性曲线方程, 研究防屈曲耗能腋撑对型钢混凝土转换结构破坏机制的影响。分析结果表明:防屈曲耗能腋撑有效降低型钢混凝土转换结构在中度、重度损伤破坏及倒塌破坏状态的超越概率, 可作为一道可靠的抗震防线。耗能腋撑的设置避免了普通型钢混凝土转换框架结构在转换层及其相邻楼层处形成层侧移机构, 减小转换构件的塑性变形, 有效地防止型钢混凝土转换结构发生整体或局部倒塌破坏。     

混凝土多孔砖砌体房屋抗震可靠度分析

通过对混凝土多孔砖砌体房屋结构的抗震可靠性研究,提出了基于概率地震烈度所对应的地面运动加速度峰值分布的可靠度计算公式和采用将各烈度地震对应的峰值加速度概率进行离散化处理的方法,基于作者早期的混凝土多孔砖墙片试验的结果推导出该结构水平最大位移和累积能量耗损的双参数破坏准则,分析了混凝土多孔砖砌体房屋结构在不同地震设防区的抗震安全性能及其影响因素。