基于新规范的钢筋混凝土框架抗震性能评价

国家设计标准GB50010-2002和GB50011-2001对上届规范条文做了较大调整。为了了解新标准在抗震规定方面的有效性,按新规范设计8度区二级、9度区一级典型钢筋混凝土框架结构。通过对结构进行设防烈度地震和罕遇烈度地震作用多波输入下的非线性动力时程反应分析,考察了基于新规范设计的钢筋混凝土框架结构的能力设计措施所能达到的弱梁强柱控制效果,和我国8、9度区框架结构能力设计措施的抗震有效性,分析结果可供设计和规范局部修订参考。     

不同设防烈度RC框架结构的地震倒塌风险统计与分析

为开展基于一致倒塌风险的抗震设计方法研究,以不同设防烈度下6层RC框架结构模型设计结果为例,采用动力弹塑性时程分析和概率统计的方法对GB 50011《建筑抗震设计规范》约定罕遇地震以及50年超越概率2％地震作用下建筑倒塌概率进行分析,并对建筑倒塌概率的影响因素进行研究.结果表明:结构的最大弹塑性层间位移角服从正态分布;按层间位移角的累积概率进行风险评估,在规范约定罕遇地震下,6度和8度(0.30g)设防RC框架结构的抗倒塌性能有保证,7度(0.1g)、7度(0.15g)和8度设防时倒塌风险显著偏高;在50年超越概率2％地震下作用,8度(0.30g)和9度设防RC框架结构的抗倒塌性能基本有保证,6度、7度(0.1g)、7度(0.15g)和8度设防时倒塌风险显著偏高;结构倒塌风险与预期地震作用下层间位移角平均值具有明显的相关性,严格控制预期罕遇地震下的平均最大层间位移角是确保抗倒塌性能的重要手段;对于中低烈度设防的RC框架结构,规范GB 50011约定罕遇地震峰值加速度明显偏低、结构构件抗震等级低、轴压比限值高、框架柱截面小、结构初始刚度和屈服承载能力偏小等是地震倒塌风险偏高的主要原因.     

不同设防烈度RC框架结构的地震倒塌风险统计与分析

为开展基于一致倒塌风险的抗震设计方法研究,以不同设防烈度下6层RC框架结构模型设计结果为例,采用动力弹塑性时程分析和概率统计的方法对GB 50011《建筑抗震设计规范》约定罕遇地震以及50年超越概率2％地震作用下建筑倒塌概率进行分析,并对建筑倒塌概率的影响因素进行研究.结果表明:结构的最大弹塑性层间位移角服从正态分布;按层间位移角的累积概率进行风险评估,在规范约定罕遇地震下,6度和8度(0.30g)设防RC框架结构的抗倒塌性能有保证,7度(0.1g)、7度(0.15g)和8度设防时倒塌风险显著偏高;在50年超越概率2％地震下作用,8度(0.30g)和9度设防RC框架结构的抗倒塌性能基本有保证,6度、7度(0.1g)、7度(0.15g)和8度设防时倒塌风险显著偏高;结构倒塌风险与预期地震作用下层间位移角平均值具有明显的相关性,严格控制预期罕遇地震下的平均最大层间位移角是确保抗倒塌性能的重要手段;对于中低烈度设防的RC框架结构,规范GB 50011约定罕遇地震峰值加速度明显偏低、结构构件抗震等级低、轴压比限值高、框架柱截面小、结构初始刚度和屈服承载能力偏小等是地震倒塌风险偏高的主要原因.     

大型火电厂钢结构主厂房铰接中心支撑框架体系的振动台试验研究

为获得铰接中心支撑框架结构体系的抗震性能,以位于抗震设防烈度8度区的某大型火电厂钢结构主厂房横向最不利一榀的煤仓间部分为原型,按1∶12缩尺比例设计制作了试验模型,并对其进行了14种地震工况下的模拟地震作用振动台试验。得到了模型结构的动力特性、阻尼比及其在8度多遇、基本和罕遇烈度下的加速度和位移响应等。结果表明:8度多遇地震作用前后结构第1阶频率为4.59Hz,8度罕遇地震作用后,第1阶频率减小为4.40Hz,但梁柱仍然完好,仅有个别支撑和节点板出现了微小的平面外变形。依据试验与有限元分析结果,推算出试验原型结构在三种地震(E l Centro、CholamShandon、人工地震)的多遇烈度以及人工地震的罕遇烈度下,层间位移角均满足我国现行抗震规范要求。该体系在高烈度区也可具有良好的抗震性能。     

基于能量平衡的含减震外挂墙板钢筋混凝土框架结构的设计方法研究

含减震外挂墙板钢筋混凝土框架结构在墙板与主体结构间引入U形钢板消能器,可有效利用两者间的相对水平变形耗散地震能量,从而提高结构的抗震性能。该新型结构通过合理的性能化设计,可以使得作为预期损伤部位的U型钢板消能器和框架梁、柱端塑性铰在设防烈度地震和罕遇地震下先后屈服耗散地震能量,使主体结构在设防烈度地震下保持弹性,罕遇地震下保持低损伤,从而具有良好的韧性。在已有研究的基础上,提出了适用于该种结构的基于能量平衡的实用抗震设计方法。采用该方法,设计了一栋8层含减震外挂墙板钢筋混凝土框架结构,并对其进行设防烈度地震和罕遇地震下的弹塑性时程分析。结果表明:所设计结构能够实现不同水准地震作用下的预期性能目标,该设计方法具有合理性和可行性。     

山西某公寓楼基础隔震设计与研究

对位于山西某8度设防烈度区的一公寓楼采取基础隔震设计,柱底设置隔震装置,选用天然橡胶支座和铅芯橡胶支座。通过时程分析方法,分析隔震结构在多遇地震和罕遇地震作用下的地震响应。计算结果表明,隔震后结构的自振周期明显延长,上部结构的楼层剪力和层间位移角显著降低,反应位移主要集中在隔震层,隔震效果较好,支座耗能能力较强,结合建筑抗震规范,上部结构抗震设防烈度可按降一度设计。     

钢筋混凝土框架结构抗震设计中能力设计措施的探讨

结合现行规范,对8度区二级1榀钢筋混凝土框架结构进行设计,通过对结构进行设防地震和罕遇地震作用多波输入下的非线性动力时程反应分析,考察了基于新规范设计的钢筋混凝土框架结构的能力设计措施所能达到的强柱弱梁效果,揭示了我国8度区框架结构能力设计措施的抗震有效性。     

云南某工程购物中心南区Pushover静力弹塑性分析

采用静力弹塑性方法对云南某工程购物中心南区（钢框架结构体系）在罕遇地震作用下的抗震性能进行了分析。结果表明,在罕遇地震作用下,该结构的最大弹塑性层间位移角小于规范的限值;钢框架结构的塑性铰主要出现在梁端;绝大部分钢框架柱处于弹性,只有极少数钢框架柱出现了塑性铰,通过调整设计使得全部框架柱都不出现塑性铰。该工程的设计达到了预定的抗震设防目标。     

BRB钢筋混凝土框架结构罕遇、极罕遇地震弹塑性分析

屈曲约束支撑是一种新型的耗能支撑。安装屈曲约束支撑(BRB)的框架结构可以减少设计配筋,增加结构抗侧刚度,那么按多遇地震设计后能否满足"大震不倒"的抗震设防要求自然成为研究者关注的问题。本文采用有限元模拟的方法对比分析安装BRB和不安装BRB的混凝土框架结构在罕遇地震、极罕遇地震下的抗震性能,具体体现在结构在罕遇地震下的层间变形和结构耗能。选取某5层框架结构按8度抗震设防设计,并进行罕遇地震和极罕遇地震弹塑性分析,结果表明框架结构在罕遇地震作用下层间位移角还满足规范限值要求,但在极罕遇地震作用下层间位移角已大于1/50。BRB框架结构在罕遇、极罕遇地震作用下层间位移角均小于1/50,且相比框架结构层间位移角显著减小,结构的滞回曲线更加饱满,说明BRB结构的耗能能力相对较好。     

既有单跨钢筋混凝土框架结构抗震性能评估

介绍并分析了采用多遇地震作用下的结构抗震验算、设防烈度地震作用下的抗侧力构件屈服状况验算和罕遇地震作用下的弹塑性变形验算等来综合评价既有单跨钢筋混凝土框架结构的抗震性能。分析结果表明,当满足所在地区设防烈度地震作用下抗侧力构件不屈服和罕遇地震作用下的弹塑性变形验算要求时,可评定既有单跨框架结构抗震性能够满足抗震设防的要求。     

卓越-皇岗世纪中心2~#塔楼抗震性能研究

卓越-皇岗世纪中心(2#塔楼)是一栋高度超限并且存在楼板不连续的复杂高层建筑。为实现"大震不倒"的性能目标,采用动力弹塑性时程分析方法,模拟该建筑在罕遇地震下的力学响应,找出了结构的薄弱位置。根据结果修改结构布置,提高结构的抗扭刚度,调整平面的刚度分布。重新进行分析发现,结构抗震性能明显改善。     

考虑成层土体的地铁隧道地震动力响应分析

考虑了土体的粘弹性,采用非均质土-结的计算模型,结合动力学理论,分析了结构的本构模型、人工边界条件以及土-结的接触问题,主要探讨了地震作用下地铁隧道的动力响应特征。依托实际工程,在ANSYS中建立数值模型并输入实际材料参数,施加粘弹性人工边界,参考武汉地区抗震设防的要求,垂直入射天津波。通过该模型的模态分析、时程分析表明：结构在地震作用下的响应与衬砌混凝土等级、衬砌厚度有关,并且土体加固后对结构抗震性能有很大影响。最后,对衬砌在地震作用下的安全性进行了分析,为地铁隧道的抗震设计提供了依据。     

罕遇地震作用下结构动力弹塑性分析的探讨

对某具体项目进行了罕遇地震下的弹塑性时程分析计算,依据得出的结果,对结构在罕遇地震下的抗震性能进行了评估,论证了结构实现"大震不倒"抗震设防性能目标的方法,以供参考。     

自复位支撑-摇摆框架结构体系及其基于位移抗震设计方法

本文提出一种可恢复功能结构体系——自复位支撑-摇摆框架结构体系，旨在同时实现较大刚度、自复位能力以及构件间的变形协调。针对可恢复功能结构体系防震能力强的特点，已建立了可恢复功能结构体系“小震及中震不坏，大震可更换、可修复，巨震不倒塌”的抗震设防四水准目标。文中结合可恢复功能结构体系四水准性能指标，采用基于位移的抗震设计方法，进行了自复位支撑-摇摆框架结构设计。以一幢四层结构为例，给出了四水准抗震设防目标下的基于位移设计方法算例，并建立了ABAQUS有限元数值模型，进行了弹塑性时程分析。分析结果表明，按文中方法设计的自复位支撑-摇摆框架体系可满足可恢复功能结构体系抗震设防目标，达到各性能指标要求。     

新型土坯墙体房屋抗震性能试验研究

提出了一种新型土坯墙房屋,对新型土坯墙房屋承重墙体的受力及抗震性能进行试验研究。设计三片新型土坯墙试件,研究土坯墙体在竖向荷载和反复水平荷载作用下的破坏过程、破坏形态、滞回曲线和骨架曲线特征以及墙体水平承载力和变形能力等,同时,研究新型构造措施对土坯墙抗震性能的作用。试验表明:新型土坯墙体的破坏模式与配筋混凝土小型空心砌块相似,土坯墙体具有良好的承载力和变形能力。新型构造措施对墙体整体抗震性能作用明显,其连接构造至关重要。与计算结果比较得出,在建筑抗震概念设计原则指导下,抗震设防7度区采用新型土坯墙建造二层房屋具有可行性。     

某部分框支剪力墙超限高层结构设计

以某结构设计为例,采用基于性能要求的抗震设计方法,提出合理的抗震性能目标、性能水准及实现性能设计的主要方法,对结构进行多遇地震、设防地震及罕遇地震作用下的计算分析,结果表明在不同地震动水准下结构不同部位的水平和竖向构件承载力及变形状态达到了设定的性能目标要求,验证了方案的合理性。     

浅谈结构抗震设计中的概念设计

重点阐述了结构抗震概念设计的重要性,让人们充分认识及明确抗震概念设计思想,归纳了抗震概念设计的原则,提出了有效的构造措施,进而提高结构的抗震能力,达到合理抗震设计的目的.     

基础隔震在高烈度区大高宽比剪力墙结构中的应用与试验研究

根据预期减震目标,对总高度90.35m,高宽比达3.96,设防烈度为8度（0.2g）的玉溪公租房项目中基础隔震高层剪力墙结构,按照7度设防对上部结构进行设计,对其进行罕遇地震作用下静力弹塑性（Pushover）分析,并对隔震结构整体进行非线性时程分析。设计并制作了1∶12.5的缩尺模型,对其进行振动台试验研究。结果表明：基础隔震高层剪力墙结构呈现出良好的抗震性能及较高的地震安全储备;在8度多遇、设防地震作用下,结构完好,前5阶频率基本未发生变化,结构尚处于弹性状态;在8度罕遇地震作用下,仅少数连梁轻微开裂;结构层间位移角、隔震支座最大位移、支座应力均未超过规范限值;隔震层滞回曲线饱满、耗能显著;在9度超罕遇地震（0.7g）作用下,未出现倾覆、局部倒塌现象,仅少数连梁、剪力墙出现轻微损伤,频率最大衰减幅度小于10%,刚度下降不明显。     

某地铁上盖结构转换厚板抗震性能化分析

厚板转换是高层建筑结构的一种常用转换形式。本文采用抗震性能化设计方法,对地铁上盖转换厚板分别进行了设防地震烈度和预估罕遇地震烈度的验算,从弹性和弹塑性两个方面评价了转换厚板的抗震性能,为类似厚板的抗震设计提出了相应建议。     

多层石膏墙体钢网格式框架结构影响系数研究

GB 50011-2010《建筑抗震设计规范》并未给出多层石膏墙体钢网格式框架结构的结构影响系数,因此其抗震设计荷载取值还不明确。基于此,依据GB 50011-2010规范设计了6个典型的多层钢网格式框架结构模型,通过推覆分析得出结构的能力谱曲线,基于改进能力谱法得出罕遇地震和抗震设防烈度地震作用下的需求谱曲线。将结构的能力谱曲线和延性需求谱曲线族置于统一坐标系中,确定结构的目标位移以及性能关键点坐标。进一步考虑层数及标准层布置对结构延性和超强系数的影响,评估结构的抗震性能并给出结构影响系数取值。研究表明：多层钢网格式框架结构在抗震设防烈度地震和罕遇地震作用下的变形均满足抗震规范要求;其结构影响系数取3.0,位移放大系数取4.0;该结构可采用现行抗震规范进行设计,但设计结果偏于保守。