钢筋混凝土框架结构的抗震延性设计要求

在我国现在的多高层建筑中,钢筋混凝土结构应用最普遍,其中钢筋混凝土框架结构是最常用的结构形式.结构抗震的本质就是延性,提高延性可以增加结构抗震潜力,增强结构抗倒塌能力.为了利用结构的弹塑性变形能力耗散地震能量,减轻地震作用下结构的反应,应将钢筋混凝土框架结构设计成延性框架结构.文章主要阐述了钢筋混凝土框架结构的耗能机理和抗震延性设计的方法.     

套建增层巨型框架抗震设计方法研究

为解决套建增层巨型框架结构在罕遇地震作用下的倒塌分析、与施工相结合的设计方法等方面研究滞后于工程实践的问题,利用弹塑性分析程序IDARC2D分析了现行抗震规范规定的I-III类场地土、第一-三地震分组、7-8度设防烈度的套建增层巨型框架的弹塑性地震反应,研究了其倒塌机制。分析结果显示,底层巨型框架的设计是控制结构实现梁铰机制的关键。在分析的基础上提出了避免倒塌的措施.凝炼了套建增层巨型框架的施工技术措施,基于弹塑性地震分析结果提出了与施工相结合的设计方法,为套建增层巨型框架结构的设计提供参考.     

预期损伤部位采用FRC框架结构的屈服机制及抗震性能

为了对钢筋混凝土(RC)框架结构的地震破坏机制和抗震性能进行控制,将纤维增强混凝土(FRC)用于框架结构的预期损伤部位.采用有限元软件ABAQUS对RC框架结构和预期损伤部位采用FRC的框架结构进行弹塑性时程分析,研究预期损伤部位采用FRC框架结构的地震破坏机制和抗震性能.结果表明,FRC框架结构能够推迟结构柱铰的出现,有助于框架结构形成整体破坏机制;FRC框架有良好的变形能力,对变形控制能力优于RC框架;其塑性耗能能力大于RC框架结构.     

套建增层巨型框架抗震设计方法

为解决套建增层巨型框架结构在罕遇地震作用下的倒塌分析以及与施工相结合的设计方法等方面研究滞后于工程实践的问题,利用弹塑性分析程序IDARC2D分析现行抗震规范规定的I～III类场地土、第一～三地震分组、7～8度设防烈度的套建增层巨型框架的弹塑性地震反应,研究其倒塌机制.结果表明,底层巨型框架的设计是控制结构实现梁铰机制的关键.提出通过适当提高框架抗震等级的措施来避免倒塌.结合施工的实际情况,凝炼了套建增层巨型框架的施工技术措施.基于弹塑性地震分析结果提出与施工相结合的设计方法,为套建增层巨型框架结构的设计提供参考.     

RC框架结构倒塌地震易损性评估

为系统评估RC框架结构的抗地震倒塌能力,按照中国现行规范设计了66个典型RC框架结构,基于OpenSEEs平台建立了考虑节点剪切变形的典型RC框架结构集中塑性铰模型,并采用IDA分析方法得到各典型结构的IDA曲线与倒塌点;分析设防烈度、层数及跨度对倒塌储备系数的影响,评估RC框架结构在大震及特大地震下的抗地震倒塌能力。结果表明:按中国现行规范设计的RC框架结构的抗倒塌储备系数CMR与设防烈度和层数存在负相关关系,而与跨度的相关性较弱;符合现行规范设计的RC框架结构满足大震不倒的设防要求,但其抵御特大地震作用的能力明显不足,其中,7.5度设防RC框架结构的抗倒塌能力最弱。     

框架结构的弹塑性地震响应时程分析

在总结钢筋混凝土框架结构其各种计算模型的基础上，推导了单杆件的弹塑性刚度矩阵，并采用空间协同分析的方法对框架结构在地震作用下的弹塑性响应进行了计算和分析，开发了计算框架结构动力特性，框架结构在地震作用下弹性响应，框架结构在地震作用下弹塑性响应的计算机程序。     

RC框架结构地震倒塌反应分析

本文研究了极限后负刚度段对钢筋混凝土框架结构地震倒塌反应的影响,从理论上探讨了结构地震倒塌模式,提出了以退化刚度比作为破坏参数的地震破坏模型,最后,通过实例数值模拟分析,重点讨论了负刚度模型对强震下钢筋混凝土框架结构的强度、变形和延性等方面特性的影响。     

框架—BRB体系教学楼抗震性能分析

框架结构抗震性能的改善程度是框架结构优化设计的重要内容,设置BRB是改善框架结构抗震性能的重要途径。文章以高烈度区一栋BRB体系的框架结构教学楼为例,采用有限元软件ETABS建立三维弹塑性分析模型,并对其进行动力弹塑性分析,研究其结构的抗震性能。结果表明:罕遇地震下主体结构的弹塑性层间位移角1/50;主体结构框架梁柱出现的塑性铰的状态基本处于承载力不致严重降低的水平,主体结构的变形指标满足抗震性能的要求;BRB在罕遇地震下能有效发挥屈服耗能作用,其滞回曲线较为饱满,能够起到抑制结构在罕遇地震下变形的作用。     

钢筋混凝土框架结构侧向倒塌地震易损性分析

为研究钢筋混凝土框架结构在地震作用下的侧向倒塌易损性,采用多地震动增量动力分析方法,用FEMA准则和结构有限元计算失稳作为结构侧向倒塌能力点的确定准则,分析得到一栋5层3跨钢筋混凝土框架结构的侧向倒塌易损性曲线.结果表明:FEMA准则对结构侧向倒塌定义偏于保守.在大震作用下,结构倒塌风险较小.     

空间填充墙 RC 框架结构的静力弹塑性分析

现行规范对填充墙框架结构体系抗震设计方法存在不足之处.针对砌体填充墙框架结构水平地震作用下的受力特点,结合填充墙的破坏特征,建立墙框协同作用简化分析的空间等效斜撑力学模型,在保持框架结构质量分布基本不变的情况下,分别对两类填充墙竖向均匀、不均匀布置的带楼板框架结构和无填充墙仅带楼板框架结构进行不同加载模式下的静力弹塑性分析,研究结构的基底剪力-顶点位移关系曲线、不同地震水平作用下结构层间位移角以及塑性铰的发展情况,并对填充墙框架结构规范提供的设计方法进行安全评估.研究结果可为框架结构的抗震设计、评估及加固提供参考.     

RC框架结构合理破坏机制的实现

为使RC框架结构在强震中有效形成合理的破坏机制,提高其抗震性能,采用OpenSees平台模拟变轴力柱弯曲性能和结构反应下降段的基于柔度法纤维模型,考虑楼板及板筋、结构超强、内力重分布等影响因素,对按现行规范设计的各设防烈度区6层规则框架进行非线性Pushover分析,考察了我国抗震规范中强柱弱梁措施的有效性及控制效果的影响因素,与汶川地震震害现象进行对比,并通过算例分析探讨了实现以梁铰为主的合理破坏机制的有效措施.分析结果表明:大震下6度区框架出铰较少,7度、8度区框架以柱铰为主,并出现了层侧移机构,结构抗震能力不足,与震害现象基本相符9,度区形成了以梁铰为主的梁柱铰机构.现行规范措施除9度区以外均不能实现框架结构预期的破坏机制,提高强柱弱梁系数、减小轴压比和提高小震设计地震力等措施可有效避免柱铰机制.     

钢筋混凝土空间框架结构连续倒塌性能的试验研究

采用拟静力试验方法进行了钢筋混凝土空间框架的连续倒塌试验。试验模型按非抗震要求设计,用机械千斤顶替换底层长边中柱以模拟其初始失效,用电液伺服千斤顶作用在模型顶层以模拟上部结构重力荷载。对底层长边中柱进行分级卸载,模拟其初始失效后钢筋混凝土框架结构连续倒塌全过程,观测并分析了抗力-位移曲线及结构塑性铰出现位置、顺序,结构受力机制的转换过程。试验结果表明,纵向框架抗倒塌机制包括梁机制、复合机制和悬链线机制,而横向框架抗倒塌机制仅包括梁机制。     

双向地震下RC框架柱端弯矩增强措施的合理取值

双向水平地震动的耦合作用将使塑性变形更多集中于柱端,框架结构在双向地震下的塑性铰分布明显较单向地震作用下更差。严格按中国规范设计了8度0.2g区二级抗震规则空间框架结构,并采用上部各层柱端"强柱弱梁"措施与底层柱下端弯矩增大系数不同取值的多种组合,形成了共7个算例框架。在OpenSees平台上,采用基于柔度法的纤维模型从而更加真实地模拟柱在双向弯曲和变化轴力作用下的非线性反应,对各空间框架进行了罕遇地震下的非线性反应分析。结果表明,在双向水平地震作用下,抗震规范给出的8度二级抗震的"强柱弱梁"措施取值明显偏低,框架部分楼层形成了层侧移柱铰屈服机制。基于梁端实际配筋∑Mbua对上部各柱端进行"强柱弱梁"调整的塑性铰控制效果较好,但底层柱下端非线性损伤过大。将底层柱下端的弯矩增大系数提高为1.8,上部各柱端按∑Mc=1.25∑Mb进行增强可形成较为优化的塑性铰控制效果。     

钢管混凝土框架结构的柱脚延性试验研究

柱端塑性铰是框架结构梁铰破坏机制的一个重要特征。钢管混凝土框架结构极限破坏是由柱端塑性铰导致的。基于低周反复荷载作用下钢管混凝土框架结构抗震性能的模型试验，对钢管混凝土框架结构的柱脚延性进行研究。结果表明：钢管混凝土框架结构在低周水平反复荷载作用下，柱脚处钢管的环向应变屈服是框架柱塑性铰形成的判别标准；柱脚延性系数要大于整体框架的延性系数。     

BRB-钢管高强混凝土结构的抗震性能分析

为了研究屈曲约束支撑-钢管高强混凝土框架结构在多遇地震和罕遇地震作用下的抗震性能,结合我国抗震规范,利用通用有限元分析软件SAP2000对设置了屈曲约束支撑的三层钢管高强混凝土框架结构进行静力弹塑性分析,得到了该结构在地震作用下的能力曲线、层间位移、顶点位移和塑性铰分布情况等相关参数,并对其抗震性能进行了分析.结果表明,框架中设置的屈曲约束支撑可有效提高钢管高强混凝土结构的抗震性能,满足结构抗震性能的要求.     

某超高层建筑的推覆分析

为了研究某一高层建筑在大震作用下的损伤情况,本文采用Midas Building有限元软件对该建筑进行推覆分析.由计算结果知,该结构在大震作用下,最大弹塑性层间位移角为：X向1/219,Y向1/566,均满足规范[1~2]要求的最低标准1/120.根据计算结果,对本工程结构构件进行抗震性能评价,剪力墙、框架柱均未屈服,连梁与框架梁出现塑性铰,但均未达到CP状态[3].结果表明结构能满足抗震性能设计的要求,达到了大震不倒的抗震设防目标.     

钢筋混凝土框架结构抗地震倒塌破坏的研究现状与对策分析

总结了罕遇地震作用下结构倒塌破坏的研究现状,重点分析了建筑物倒塌破坏的系统性和不确定性,对比了不同的倒塌破坏准则和倒塌破坏分析方法,给出了建筑物倒塌的临界状态定义。研究结果表明：现有的倒塌破坏准则无法准确定义结构的倒塌破坏;时程分析法更为精确,且较少地引入了地震动随机性影响,更适于结构倒塌研究;建议的倒塌破坏区间能够更好地反映倒塌破坏特性;塑性变形集中是框架倒塌的主要原因,应重视柱端塑性铰发育导致的结构整体性能退化;相关研究成果可为定量研究建筑结构的倒塌破坏提供理论基础。     

基于极限承载力的钢框架二阶非弹性计算方法

总结了目前多高层钢框架结构计算方法存在的问题。将布莱希(Bleich，F．)建立的考虑残余应力的切线模量概念加以运用，在考虑剪切变形之后，对Liew，J．Y．R．提出的二阶精细化塑性铰法进行修正，进而建立以二阶非弹性分析为基础的基于结构极限承载力的钢框架结构分析方法。     

蜂窝式可替换塑性铰框架试件抗震性能

为避免在地震作用下梁柱翼缘相交处的焊缝发生脆性破坏,本文设计了一种蜂窝式可替换塑性铰梁柱节点,并对基于此节点的4个不同蜂窝式耗能环尺寸的框架试件模型进行低周往复加载的ABAQUS有限元模拟和加载试验,分析各框架试件有限元模型和试验试件的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线、延性性能等,研究蜂窝式耗能环的法向厚度和径向厚度对节点框架滞回性能的影响。结果表明：蜂窝式可替换塑性铰节点框架的滞回曲线较为饱满,具有良好的耗能能力;等间距地增加蜂窝式耗能环阵列的径向厚度,可以提高蜂窝式梁柱节点框架的耗能能力和屈服后的变形能力;蜂窝式耗能环阵列法向厚度从H型钢梁腹板厚度增加到3倍H型钢梁腹板厚度时,蜂窝式梁柱框架试件的耗能能力显著提高。蜂窝式梁柱框架试件试验中蜂窝式耗能单元的破坏位置与蜂窝式梁柱框架试件有限元模型中应力分布较大的位置几乎完全吻合,符合实际情况。相较于传统钢结构梁柱抗震节点,蜂窝式可替换塑性铰梁柱节点将梁柱焊缝处的脆性破坏转化为梁上特定位置的破坏,充分转移梁柱节点焊缝处的应力,蜂窝式可替换塑性铰节点保护了梁柱节点焊缝,能够有效实现塑性铰外移。蜂窝式可替换塑性铰节点有效减少梁柱节点焊缝开裂现象,降低钢结构在大震下发生焊缝开裂而倒塌的几率,易于模块化工厂加工,显著提高施工效率,便于消防管道、电缆等设施的转向和穿线。