高烈度地区框架-核心筒结构中美抗震设计方法对比

按照中美相关抗震设计规范分别对位于中国8度抗震设防区和美国典型高烈度区域（旧金山地区）的两栋层高与结构相似的钢筋混凝土框架 核心筒高层建筑结构进行了设计。介绍了抗震设计过程中根据中美相关抗震规范确定的地震作用参数与材料强度,比较了两国混凝土结构尤其是剪力墙结构抗震构造措施的异同。建立了两结构的空间弹性分析模型,采用振型分解反应谱法计算了两结构的弹性地震响应,比较了两结构自振周期、基底剪力、层剪力、结构层间变形、构件尺寸、配筋以及连梁受剪承载力等。计算结果表明：按照两国设计规范分别设计的结构,其设计地震作用水平相当;根据美国规范设计的结构连梁受剪承载力与中国规范设计方案相比偏低,约为中国规范设计方案的0.63~0.95倍;中美两国规范设计的剪力墙约束边缘构件的范围与配筋差异较大,中国规范设计方案剪力墙约束边缘构件内纵筋和箍筋集中在端部固定范围内,美国规范设计的箍筋约束范围大,对应端部固定范围的配筋比中国规范配筋量小。     

钢筋混凝土框架核心筒高层建筑结构中美规范设计对比

为研究中美两国规范设计理念的不同,依照中国规范规定确定抗震设防烈度、设计地震分组、场地类别,按50年超越概率为2%的地表峰值加速度基本相当的原则,确定了美国规范地震作用的对应参数,选择两栋相同的钢筋混凝土框架核心筒高层建筑结构进行了设计。建立了空间弹性分析模型,采用振型分解反应谱法计算了结构的弹性地震响应,对结构的动力特性、结构位移、构件尺寸及配筋等进行对比分析。分析结果表明：按照美国规范设计的结构自振周期比中国规范的长;结构侧移更大;梁、柱截面尺寸比中国规范设计的小,楼板厚度比中国规范设计的大;按两国规范设计的结构总体用钢量基本相当。分别按两国规范选取10组地震波进行了动力弹塑性分析和结构倒塌概率分析。分析对比结果表明：按照中国规范设计的结构有8条波的计算结果超过规范限值,而按照美国规范设计的结构只有3条波的计算结果超限。     

中日桥梁抗震设计规范的若干比较

5·12大地震引发了关于抗震设计规范的探讨.本文针对中国、日本两国铁道工程抗震设计规范中关于桥梁抗震部分的规定,将其若干差别进行了比较.比较的内容包括两国规范的抗震设防标准及目标、设计地震动中加速度反应谱的形式、地震作用的计算等方面.本文的重点是比较两国规范加速度反应谱的取值和桥梁的地震作用计算的差别,这决定了桥梁结构的抗震安全.先是列出两国规范中的一些相关内容,然后比较两国的设计地震动水准及设防目标、抗震设计方法、加速度反应谱的取值和地震作用的计算.通过比较发现,中日两国铁道工程抗震设计规范各有异同,在地震作用的计算方面有相似之处,可以相互借鉴学习和提高.     

FEMA P695抗地震倒塌性能评估体系中CMR指标的调整

分析了中、美抗震设计规范的反应谱与FEMA P695体系推荐的地震波群反应谱的谱形差异,并用IDA方法研究了使用FEMA P695推荐的地震波群评价按我国抗震设计规范设计的结构的抗地震倒塌性能的适用性问题,指出:FEMA P695推荐的44条地震波的加速度反应谱与我国抗震设计规范加速度反应谱在形状和数值上存在较大差异,与此相关的CMR指标需要经过调整方可用于抗地震倒塌性能评估;同时提供了用FEMA P695方法和地震波群评估我国结构抗地震倒塌性能的CMR调整系数。     

基于高层结构的中美抗震设计规范对比分析

通过对中美两国抗震设计规范及相关权威性研究报告进行研究,对比了地震区划图划分原理,场地划分、抗震设防类别和设计等级的确定规则,给出了设计反应谱的相互转化关系;初步分析不同抗震设计反应谱作用下典型框剪结构的响应。研究发现:两国规范在相同危害作用下,地震作用强度相似,但美国规范在设计上相对保守,通过对结构刚度折减,设置地震作用力下限等方法,保证了结构的延性和安全性。     

设防地震作用下受拉剪力墙设计方法

针对设防地震作用下受拉剪力墙的设计方法，结合JGJ 3—2010《高层建筑混凝土结构技术规程》指出了我国目前广泛采用等效弹性方法设计存在的问题，介绍了弹塑性时程分析法的设计流程、设计软件和地震波选取以及墙铰模型的开裂后刚度取值。对于设防地震下弹塑性时程分析法，弹塑性模型的初始配筋采用多遇地震作用下的配筋结果，剪力墙单元可以采用墙铰单元、纤维截面壳单元、S4R壳单元等模拟，设计地震动可采用拟合设计反应谱的人工波，并控制设防地震作用下剪力墙受拉不屈服来调整受拉配筋设计。此外，设防地震作用下受拉剪力墙是否设置型钢应根据其所受剪力大小确定，还应复核罕遇地震作用下受弯屈服剪力墙的边缘拉应变。采用工程实例验证了上述方法的可行性，且偏于安全考虑，建议采用考虑开裂后抗拉刚度退化至15%初始抗拉刚度的墙铰模型进行受拉剪力墙的抗震设计。     

基于中日规范强震作用下的隔震结构响应对比分析

为研究基于中国和日本抗震设计规范中震及大震对隔震结构地震响应影响,以四川省阿坝州灾后重建某综合楼为工程背景,建立了该综合楼的有限元模型。选取2条观测地震动以及3条人工地震动,对于2条观测地震动以PGA地震动强度指标为调幅参数,分别调幅至中国抗震设计规范的中震和大震水平。同时以PGV地震动强度指标为调幅参数,将2条观测地震动分别调幅至日本抗震设计规范的中震和大震水平。对于3条人工地震动,其中1条通过拟合中国抗震设计规范大震时的规范反应谱得出,按照中国抗震设计规范可以调幅得到中震水平的地震动。另外2条人工地震动分别通过拟合日本抗震设计规范中震及大震时的规范反应谱得到。通过对比分析隔震结构在中国和日本抗震设计规范中震及大震作用下的结构隔震层支座最大水平位移、最大层间位移角、最大层间剪力、顶层节点最大绝对加速度,以及中国和日本抗震设计规范相应的限值规定,以期能够为中国建筑抗震设计规范编制提供一定参考。     

中国和美国现行建筑结构设计规范的差异比较

本文通过对中国和美国的结构设计规范的比较,包括混凝土结构设计规范和抗震设计规范,分析两国的规范差异,从而让我们熟悉两国规范的实用性。主要内容包括混凝土结构设计规范的设计原则和荷载取值的比较,中美抗震规范的设防目标、场地分类和地震反应谱曲线的对比分析。     

配筋混凝土砌块砌体框支剪力墙模型房屋抗震性能试验研究

为研究配筋混凝土砌块砌体框支剪力墙房屋的抗震性能,通过对一幢按1/4缩尺比例建造的配筋混凝土砌块砌体框支剪力墙模型房屋进行子结构拟动力地震反应试验,研究了在各种加速度峰值地震作用下,这种结构体系的动力反应、破坏机理和倒塌机制,分析了试验模型的水平承载能力和破坏形态。试验结果表明,随着输入地震波的加速度峰值的增大,这种结构体系的地震反应由弹性阶段过渡到塑性阶段,最后底部框剪层承载力下降而临近倒塌;结构薄弱层在底部框剪层,最终破坏形态为剪切型;框架托梁与上部配筋混凝土砌块砌体剪力墙组成整体性能较好的组合深梁。这种结构体系应用于7度抗震设防区,具有较好的抗震性能。     

中美地震作用计算参数比较及锅炉钢结构抗震选型

为深入了解国内外抗震设计规范对锅炉钢结构的设计理念及地震作用计算方法的差异,对中美两国的抗震设计规范进行比较分析,详细对比地震作用基本计算参数(包括抗震设防标准和场地类别)、地震反应谱以及延性系数的异同,并对不同抗震设防烈度下锅炉钢结构的抗震结构选型进行介绍。分析认为将一种规范所规定的地震参数"转换"为另一种规范的地震参数是不严谨的,建议实际工程中避免使用。     

梁式桥抗震设计的近场地震弹塑性反应谱

依据国内外规范对近场地震动的定义,收集了215条近场地震动,进而对近场地震弹塑性反应谱（加速度谱、位移谱、残余位移谱、强度折减系数谱）进行参数影响研究,得到地震动特性（地震震级、场地土质、PGA）和恢复力模型动力参数（不同恢复力模型、屈服后刚度比、阻尼比、位移延性系数）等因素对近场地震弹塑性反应谱的影响规律。与中远场地震弹塑性反应谱相比较可知：①Ⅰ~Ⅲ类场地近场地震弹塑性加速度谱的下降段较缓,Ⅳ类场地弹塑性加速度谱的敏感区更宽|②Ⅰ~Ⅲ类场地近场地震弹塑性位移谱的谱值相比Ⅳ类场地的谱值更大。在此基础上,建立了与我国桥梁抗震设计规范场地类型相对应的近场地震弹塑性反应谱,可用于近场地震下的桥梁抗震设计,并可为后续的近场地震能力谱法的研究提供近场地震需求谱。     

中美超限高层建筑性能化抗震设计方法对比分析

为了系统比较中美超限高层建筑基于性能的抗震设计方法,介绍了美国太平洋地震工程研究中心主导实施的“高层建筑推进计划”项目,探讨了该项目的主要成果（PEER-2010）《高层建筑基于性能的抗震设计指南》,并结合算例将其建议的基于性能抗震设计方法与中国GB 50011-2010《建筑抗震设计规范》和GB 50010-2010《高层建筑混凝土结构技术规程》中规定的基于性能抗震设计方法进行对比。研究结果表明:PEER-2010与我国规范中分别建议的超限高层建筑性能化抗震设计方法在性能目标划分、地震动选择、荷载输入及对地基与结构相互作用的考虑上均存在差异。PEER-2010对性能目标的划分相对更宽松,建议的下一代选波方法能够考虑长周期超高层建筑的选波问题,并对考虑地基与上部结构相互作用有着较为明确的规定。     

Effectiveness of the 30%-rule at predicting the elastic seismic demand on bridge columns subjected to bi-directional earthquake motions

The adequacy of the 30%-rule to predict the seismic demand on bridge columns subjected to bi-directional earthquake components is examined for two North American sites in areas of moderate seismic hazard: Montreal, in the east, and Vancouver, along the west coast. For both sites, historical and simulated ground motion earthquake ensembles are considered. Time history analyses were performed on generic bridge models to determine the critical response of the columns under pairs of orthogonal seismic ground motion time histories. Response spectrum analyses were also carried out to determine the maximum response in each direction and the critical response was estimated using the 30%-rule. The results show that the combination rule is tributary of both ground motion and bridge characteristics. Results also show that the 30%-rule as currently prescribed in codes leads to an adequate estimation of the bi-directional elastic seismic demand on regular bridge columns.     

最小地震剪力系数对隔震结构抗震性能的影响

最小地震剪力系数是隔震结构设计的关键控制因素之一。对等效周期为2~6s的单质点隔震体系在远场地震动（FF地震动）、近场含脉冲地震动（NFWP地震动）和近场不含脉冲地震动（NFWNP地震动）作用下的剪力系数分布特点进行分析,并将其与规程中有关最小地震剪力系数的相关规定进行对比,探寻在不同抗震设防烈度下,不能满足最小地震剪力系数的隔震结构的等效周期范围。以位于我国抗震设防烈度8度区的某隔震结构为例,采用三种不同的设计地震剪力取值方法,设计了6种不同的结构模型。通过模型的弹塑性时程分析,比较了地震动的近远场特性对各模型抗震性能的影响,及其在罕遇地震作用下的性能差异。分析结果表明：地震动的近远场特性对隔震结构的楼层设计剪力影响较大;对不满足最小地震剪力系数要求的隔震结构,采用放大设计地震剪力使其承载力满足最小地震剪力系数的方法,能够有效提高其抗震能力;不考虑最小地震剪力系数对结构设计地震剪力的限制,采用结构的实际地震剪力需求进行设计的隔震结构能够满足地震作用下的承载力和层间位移限值要求。     

基于纤维梁元模型的钢筋混凝土框架结构弹塑性时程分析

弹塑性时程分析方法可以同时考虑地震动的三要素(振幅、频谱和持时)和结构的动力弹塑性特性,对建筑结构在多遇、设防和罕遇地震作用下的抗震性能合理评估和非线性发展过程、破坏机理正确分析具有重要意义。反复荷载作用下混凝土、钢筋的本构模型的计算精度和适用性对基于材料模型的整体结构弹塑性时程分析结果的可靠性有着重要影响。但是由于混凝土材料的复杂性,目前还没有统一的本构模型可用于分析复杂应力条件下混凝土的非线性力学行为。建立了一个实用的混凝土和钢筋单轴滞回本构模型,编制了相应程序并利用用户材料子程序接口接入到ABAQUS软件中,基于纤维梁元模型,采用显式时间积分方法,对一个12层钢筋混凝土框架模型结构振动台试验进行了弹塑性时程分析。计算分析与试验数据的比较表明该模型具有较高的计算精度、效率及较好的适用性,适合作为纤维梁元模型中的混凝土、钢筋材料模型用于建筑结构的弹塑性时程分析当中。     

Seismic response of R/C structures subjected to simulated ground motions compatible with design spectrum

In seismic response analysis of building structures, the input ground motions have considerable effect on the nonlinear seismic response characteristics of structures. The characteristics of soil and the locality of the site where those ground motions were recorded affect the contents of ground motion time histories. This study describes a generation of synthetic ground motion time histories compatible with seismic design spectrum, and also evaluates the seismic response results of multi‐story reinforced concrete structures by the simulated ground motions. The simulated ground motion time histories have identical phase angles to the recorded ground motions, and their overall response spectra are compatible with seismic design spectrum with 5% critical viscous damping. The input ground motions applied to this study have identical elastic acceleration response spectra, but have different phase angles. The purpose of this study was to investigate their validity as input ground motion for nonlinear seismic response analysis of building structures. As expected, the response quantities by simulated ground motions presented better stability than those by real recorded ground motions. It was concluded that the simulated earthquake waves generated in this paper are applicable as input ground motions for a seismic response analysis of building structures. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

地震动持时对RC框架结构易损性与抗震性能影响

作为地震动三要素之一,地震动持时对结构地震易损性的影响有待深入研究。为此,选择分别具有长、短持时特性的两组地震动记录作为输入,以按我国现行规范设计的3个不同高度钢筋混凝土框架结构作为研究对象,采用OpenSees软件,对比分析了不同持时特性地震动作用下钢筋混凝土框架结构的地震易损性,并进一步从失效概率、易损性指数和性能裕度比等3个方面讨论了持时对结构抗震性能的影响。分析结果表明：地震动持时特性对结构地震易损性的影响不容忽视;随着地震动强度和结构损伤水平的增加,地震动持时对地震易损性的影响越发显著;相较于短持时地震动,长持时地震动会使易损性中位值下降超过10%;地震动持时越长,其对结构抗震性能的不利影响也越明显;长持时地震动使结构失效概率增加50%以上,同时提高易损性指数,降低性能裕度比。     

美国NEHRP推荐抗震设计条文地震动参数的研究

为了满足国际工程中使用美国规范的需要以及借鉴美国抗震设计规范的先进经验,通过对NEHRP系列抗震设计条文的中地震动参数的研究,给出水平设计地震作用取值的确定依据、MCE及地面运动地图确定的方法及其发展演变的过程。通过对NEHRP2009及NEHRP2003下美国西部、中部及东部城市地震动参数的比较,指出全美不同地域地震动参数取值的差异分布及原因,并为今后国际工程的设计提供参考。