钢筋混凝土框架结构基于性能的抗震优化设计

钢筋混凝土框架结构中,梁柱的变形能力及其变形是度量结构性能水平的重要指标.通过虚功原理,得到了结构的弹性层间位移与梁柱的截面尺寸和结构塑性层间位移与梁柱构造配筋之间关系的显式表达式.结合我国现阶段抗震设计的两阶段设计三水准设防的要求,提出钢筋混凝土框架基于性能的两层次抗震优化设计方法,并以一个15层框结构为例进行了优化设计,结果表明,本文提出的方法是有效的和可操作的.     

基于损伤机制控制的钢筋混凝土结构抗震设计方法研究

合理有效地控制地震作用下建筑结构的损伤机制,是提高建筑结构抗震性能的重要手段。体系设计、需求分析和构件设计是结构损伤机制控制的三个主要方面。在总结建筑结构抗震损伤机制控制发展过程的基础上,着重于需求分析,建议了一套基于建筑结构损伤机制控制的抗震设计方法。该方法采用两阶段设计：在多遇地震设计阶段,采用线弹性分析给出结构预期损伤部位的承载力需求;在罕遇地震设计阶段,采用等效线性化法定量给出结构在罕遇地震作用下实现预期损伤机制下损伤部位的变形能力需求和非损伤部位的承载力需求,为构件的抗震设计提供依据。通过一个钢筋混凝土延性框架结构算例说明了建议方法的实施流程,并通过动力弹塑性分析评价了建议方法的效果。分析结果表明,与现行规范方法相比,建议方法更有助于预期损伤机制的实现。     

考虑剪切作用的钢筋混凝土柱地震反应分析

通过6根钢筋混凝土短柱的低周反复加载试验研究,分离了柱剪切反应和受弯反应。分析结果表明：剪切破坏柱的剪切刚度随剪切裂缝的开展逐渐减小,达到最大剪力时剪切反应骨架曲线进入下降段,剪切滞回曲线具有捏拢效应及刚度退化等特征。达到最大剪力前,柱剪切反应、受弯反应同步发展;达到最大剪力后,对于剪切破坏柱,受弯反应不再发展,剪切反应不断增加,对于受弯破坏柱,两种反应发展趋势相反。对于初始受剪能力小于受弯能力的柱,在剪力达到初始受剪能力时进入剪切破坏阶段;对于初始受剪能力大于受弯能力的柱,塑性铰区的受剪能力会随着弯曲变形的增大而逐渐降低,当受剪能力降至受弯能力以下时进入剪切破坏阶段。在多弹簧模型中引入反映柱平面受剪作用的剪切弹簧,将柱受力机制视为受弯机制与受剪机制的串联,提出了考虑剪切作用的钢筋混凝土柱地震反应分析方法。理论计算结果和试验结果比较表明：考虑剪切作用的多弹簧模型能较好地反映剪切破坏柱的受力性能;未考虑剪切的多弹簧模型会高估剪切破坏柱的延性、耗能能力及抗侧能力,结果偏于不安全。     

基于性能的钢筋混凝土建筑结构抗震设计方法

我国现行建筑结构抗震设计规范,通过小震弹性承载力计算+抗震延性构造措施来达到"小震不坏、中震可修、大震不倒"的抗震设防目标,而对不满足规范要求的超限工程没有明确的设计方法。采用基于性能的结构抗震思想,参考被国外广泛应用的抗震设计规范,结合我国抗震规范体系的特点,提出一套符合我国规范的基于性能的钢筋混凝土建筑结构抗震设计方法。对不同水准地震作用下结构构件的受力和变形采用弹性和弹塑性方法进行结构分析,从结构和构件两个层次对承载力和变形进行定量控制。     

基于安全储备的钢筋混凝土框架结构抗震设计

通过对钢筋混凝土框架结构的震害分析,分别从构件层次和结构层次对钢筋混凝土框架结构的延性抗震设计提出了应对措施,研究成果为钢筋混凝土结构抗地震倒塌的定量设计及计算分析提供了理论依据。     

钢筋混凝土桥墩基于位移的抗震设计方法

通过改进能力谱法,给出了一个可以实现“小震不坏、中震可修和大震不倒”多级性能目标的钢筋混凝土桥墩直接基于位移的抗震设计方法。首先以钢筋和混凝土的应变幅值建立了钢筋混凝土桥墩不同破损极限状态的量化准则,并基于曲率延性系数和位移延性系数关系转化为墩顶位移的表述形式。再以屈服位移和位移延性系数作为设计参考变量,采用屈服谱加速度和屈服位移(Ay-Dy)格式的地震需求谱求解系统在不同风险水平地震作用下的反应。最后以能力设计原理保证桥墩截面的抗剪强度需求。通过一个具体设计算例说明了建议方法的可行性。     

Lifetime seismic performance assessment for chloride-corroded reinforced concrete buildings

The main aim of this paper was to build an estimating procedure based on the static nonlinear analysis (pushover analysis) such that structural engineers can evaluate the seismic performance of a deteriorating reinforced concrete (RC) building. For engineers' convenience, this paper suggests the probabilistic deterioration prediction model and the visual estimation of deterioration degree to evaluate corrosion-induced weight loss of reinforcing steel bars. In addition, flexural and shear capacity models for a corroded column or beam are proposed and verified by full-scale corroded beam specimens, allowing engineers to simulate its nonlinear mechanical behaviour. This paper incorporates these mechanical models of corroded members into the static nonlinear analysis to construct a procedure for assessing the seismic performance of a deteriorating RC building. An elementary school at Lanyu Island, Taitung, Taiwan, is used as an example and its lifetime seismic performance is identified utilising the proposed approach.     

Collapse safety margin-oriented seismic retrofit strategy for corroded reinforced concrete frames using fibre reinforced plastics

Considering residual service life, this paper presents a collapse safety margin-oriented seismic retrofit strategy for corroded reinforced concrete (RC) frames using fibre reinforced plastics (FRP). With the assumed uniform corrosion model, corrosion-induced initial damage combined with subsequent earthquake-induced damage is identified by the multi-mode-based global damage model developed previously. The collapse-level earthquake intensity determined by incremental dynamic analyses (IDA) with the damage model and the maximum considered earthquake (MCE)-level intensity considering residual service life are combined to generate the time-variant collapse safety margin assessment of corroded RC structures. Based on this assessment, the collapse safety margin-oriented FRP seismic retrofit strategy is proposed and demonstrated on a 4-storey frame. The damage model originally developed for earthquake scenarios has also exhibited its rationality for characterising corrosion-induced initial damage and its influence on coupled damage development with subsequent earthquake excitation. Seismic retrofitting with FRP composites should consider the effects of the corrosion development stage, target collapse safety margin and residual service life. FRP retrofits can cause decreases in the MCE-level collapse probability and increases in the collapse resistance of corroded RC structures. Retrofitting carried out at different times achieves different efficiencies and different time-variant collapse safety margins within the residual service life.     

Reliability-based service life assessment for deteriorating reinforced concrete buildings considering the effect of cumulative damage

Most engineering systems used in maintenance strategies must consider deterioration and seismic structural damage. To identify the effects of deterioration and earthquakes simultaneously on structural performance, this study applies an integral simulation method. Compared with that of previous studies, the feature of the proposed method is its analysis of the time-dependent structural capacity of a deteriorating reinforced concrete (RC) building and the simulation of life-cycle earthquake events within a specified service period, while considering cumulative damage induced by deterioration and earthquakes. In addition, the proposed assessment method is applied to derive the reliability-based service life of a deteriorating RC building located in a region with high seismic hazard. Briefly, for deteriorating RC buildings, the proposed reliability-based service life assessment method provides useful information related to maintenance based on both serviceability and safety.     

Deterministic seismic design procedures for reinforced concrete buildings

A brief review is given of a deterministic design philosophy with respect to earthquake resisting ductile structures for reinforced concrete buildings. This was developed recently mainly in New Zealand. In this approach a preferred hierarchy in the development of energy dissipating mechanisms is postulated. Some applications of ‘capacity design procedures’ relevant to beams, columns and shear walls, are outlined. The paramount importance of quantifiable good detailing is emphasized and the relevance of this with respect to shear effects in plastic hinges, the confinement of compressed concrete, and bond between reinforcement and concrete are examined. These aspects of the specific seismic environment are also utilized to show fundamental differences in structural behaviour when effects of gravity loads or seismic displacements are compared.     

钢-聚丙烯混杂纤维混凝土柱抗震性能试验研究

考虑纤维种类、轴压比、剪跨比、配筋率等因素,设计制作22根钢-聚丙烯混杂纤维混凝土框架柱试件,通过低周反复荷载试验研究柱的抗震性能。基于实测的荷载-位移滞回曲线、骨架曲线及破坏形态,探讨纤维种类等因素对试件耗能能力和延性的影响规律,建立钢-聚丙烯混杂纤维混凝土柱位移延性系数计算公式。结果表明,钢-聚丙烯混杂纤维在增强柱耗能能力方面优于钢纤维或聚丙烯纤维,并随轴压比的增大,其发挥作用越明显;剪跨比、纵筋配筋率和配箍率对混杂纤维混凝土柱耗能能力和延性的影响与普通混凝土柱类似,随其增大而提高。     

锈蚀钢筋混凝土结构地震易损性分析

钢筋锈蚀是影响钢筋混凝土结构耐久性的一个重要因素,会引起结构的自振周期延长、地震需求变化及抗震能力衰减,使得锈蚀钢筋混凝土结构的地震易损性分析不同于未锈蚀钢筋混凝土结构。以一栋按我国规范设计的RC框架结构为研究对象,分别建立了未锈蚀和锈蚀结构的非线性有限元模型并进行了模型验证。分别采用云图法和条带法计算得到了钢筋混凝土结构在未锈蚀和锈蚀两种工况下的地震易损性曲线和函数参数,对锈蚀钢筋混凝土结构地震易损性分析的特殊性及其对地震易损性分析结果的影响进行了分析。分析结果表明：不考虑钢筋锈蚀引起的结构自振周期延长会错误估计锈蚀钢筋混凝土结构的地震易损性水平。采用云图法分析锈蚀钢筋混凝土结构的地震易损性会出现锈蚀结构的极限状态失效概率低于未锈蚀结构的情况。而条带法比云图法可以更好地反映钢筋锈蚀对钢筋混凝土结构地震易损性的影响。忽略钢筋锈蚀引起的结构抗震能力衰减会低估锈蚀钢筋混凝土结构地震易损性水平,建议在锈蚀钢筋混凝土结构地震易损性分析中采用基于Pushover的极限状态定义方法。     

型钢混凝土结构的抗震性能

指出型钢混凝土结构相对于混凝土结构和钢结构具有更好的耐久性、抗震性能等优点,是适于推广和应用的结构形式之一,重点介绍了型钢混凝土柱和型钢混凝土节点的力学性能,从而完善型钢混凝土结构的理论研究和抗震设计。     

Seismic fragility analysis of reinforced concrete structures considering reinforcement corrosion

钢筋锈蚀是影响钢筋混凝土结构耐久性的一个重要因素，会引起结构的自振周期延长、地震需求变化及抗震能力衰减，使得锈蚀钢筋混凝土结构的地震易损性分析不同于未锈蚀钢筋混凝土结构。以一栋按我国规范设计的RC框架结构为研究对象，分别建立了未锈蚀和锈蚀结构的非线性有限元模型并进行了模型验证。分别采用云图法和条带法计算得到了钢筋混凝土结构在未锈蚀和锈蚀两种工况下的地震易损性曲线和函数参数，对锈蚀钢筋混凝土结构地震易损性分析的特殊性及其对地震易损性分析结果的影响进行了分析。分析结果表明：不考虑钢筋锈蚀引起的结构自振周期延长会错误估计锈蚀钢筋混凝土结构的地震易损性水平。采用云图法分析锈蚀钢筋混凝土结构的地震易损性会出现锈蚀结构的极限状态失效概率低于未锈蚀结构的情况。而条带法比云图法可以更好地反映钢筋锈蚀对钢筋混凝土结构地震易损性的影响。忽略钢筋锈蚀引起的结构抗震能力衰减会低估锈蚀钢筋混凝土结构地震易损性水平，建议在锈蚀钢筋混凝土结构地震易损性分析中采用基于Pushover的极限状态定义方法。     

一种受控摇摆式钢筋混凝土框架基于性能的抗震设计方法

受控摇摆式钢筋混凝土框架通过引入弹性摇摆柱和摇摆节点来弱化结构整体刚度,减少结构在地震中的损伤,并使用无黏结后张预应力筋提供结构弹性恢复力,实现结构地震后自复位。在已有理论分析和试验研究的基础上,对该类结构的抗震设计方法进行研究,确定受控摇摆式钢筋混凝土框架结构的抗震性能水准,给出抗震设计流程。以一个三层三跨钢筋混凝土框架为例进行基于性能的抗震设计,选用3条波进行动力时程分析,模拟结构遭遇罕遇地震的动力响应。分析结果表明：受控摇摆式钢筋混凝土框架结构在罕遇地震作用下,最大层间位移角满足设计要求的性能目标,并且表现出优异的抗震性能的和良好的自复位能力,验证了基于性能抗震设计方法的有效性。     

对火灾后钢筋混凝土结构检测的探讨

论述了火灾发生后，钢筋混凝土结构检测的重要性，列出了检测重点，结合工程实例，介绍了火灾后的现场勘察情况，论述了过火构件烧伤深度的检测方法，为钢筋混凝土结构的加固处理提供依据。     

钢筋混凝土墩部分爆破拆除

以某桥墩拆除工程为例,通过拆除体不同区域的爆破,在不损坏保留部分并保证安全的前提下,成功地将钢筋混凝土墩身部分爆破拆除,详细总结归纳了爆破拆除的技术要点和经验,对今后同类工程具有一定指导意义。     

钢筋混凝土框架-剪力墙结构基于能量抗震设计方法的耗能需求计算与设计流程

基于“强墙肢弱连梁”合理耗能机制控制的前提,提出钢筋混凝土框架-剪力墙结构基于能量抗震设计的实施流程。基于大量钢筋混凝土框架-剪力墙结构算例的弹塑性时程分析结果,给出了钢筋混凝土框架-剪力墙结构各构件累积耗能需求的实用计算方法,包括结构总累积耗能EH,EH 在连梁、墙肢和框架梁中的分配,各类构件累积耗能沿楼层高度的分布,同层同类构件的累积耗能分配。结合合理的构件损伤评价模型,建议了钢筋混凝土框架-剪力墙结构各类构件的能力设计方法,将基于能量抗震设计方法落实到构件层次。最后,通过一个20层钢筋混凝土框架 剪力墙结构算例,说明了所建议的基于能量抗震设计方法的具体应用。与时程分析结果的比较表明,所建议方法的构件耗能需求计算结果与时程分析结果吻合较好,且偏于安全。     

钢筋混凝土梁疲劳性能的研究现状综述

阐述了国内外钢筋混凝土梁疲劳寿命、刚度衰减和累积损伤模型等疲劳性能方面的研究现状,为今后的研究积累了相关经验,以促进钢筋混凝土梁疲劳性能方面的研究。     

考虑土与结构相互作用的钢筋混凝土框架子结构抗震性能试验研究

独立基础-钢筋混凝土框架结构在遭遇地震时会出现底层柱破坏严重并且柱端出现大量塑性铰的破坏形态,同时考虑到独立基础对底层柱的约束能力会影响上部结构塑性铰的发展顺序,应对土与结构相互作用对混凝土框架抗震性能的影响进行研究.为此,对一榀独立基础-框架子结构开展低周反复荷载试验,分析考虑土与结构相互作用下结构的抗震性能.结果 ...