单跨RC框架结构的抗震倒塌能力分析

学校建筑中的连廊经常使用单跨框架结构,而关于单跨框架结构的抗震倒塌能力定量评价较少。按《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)设计了17个连廊框架模型,分别进行基于动力增量分析方法的倒塌易损性分析,用倒塌概率和安全储备系数定量评价各模型的抗震倒塌能力。结果显示,相比同层数的双跨框架结构,本例单跨框架结构的抗震倒塌能力冗余度高;1层乙类单跨框架结构,通过提高一度采取抗震措施或提高一度计算地震作用均能提高结构的抗震倒塌能力,使结构倒塌概率在可接受的范围,且提高一度计算地震作用比提高一度采取抗震措施更能提高结构的抗震倒塌能力;提高框架梁的抗震性能对提高结构抗震倒塌能力作用很小,而提高框架柱的抗震性能能较大地提高结构抗震倒塌能力;用安全储备系数归一条件下的造价来评价,提高框架柱抗震性能比提高一度采取抗震措施更经济。     

外廊式单跨框架结构加柱静力弹塑性分析

发展单跨悬挑外廊改为双跨的加固方法,为对外廊式单跨框架结构进行抗震加固提供参考。选择5种截面尺寸不同的柱,分别对一外廊式单跨框架结构挑梁端部进行加柱,使原结构横向变为双跨体系,并进行静力弹塑性分析。结果表明,运用该方法对结构进行加固后,结构抗震性能明显加强;根据实际情况和目标性能可选出最优截面柱用以加固。本文所做的分析,对单跨悬挑外廊改为双跨加固方法的实际应用有一定参考价值。     

翼缘框架柱框架结构抗震性能初探

单跨框架结构教学楼在采光和通风等方面有较好优势,在以往中小学建筑中较多采用。单跨结构体系由于冗余度较低,在罕遇地震作用下极易发生破坏,甚至整体倒塌。文章考虑在纯框架结构的柱侧面增加一定长度和宽度的翼墙,形成翼缘框架柱框架结构,以此来改变结构的破坏机制,提高结构的整体抗倒塌能力。借助有限元分析软件Midas/Building,以某中学教学楼为例,对单跨纯框架结构和翼缘框架柱框架结构进行弹塑性分析,评价两种结构的受力性能、屈服破坏机制和整体抗倒塌能力。结果表明:在罕遇地震作用下,翼缘框架柱框架结构能够实现“强柱弱梁”破坏机制,达到改善结构抗震性能和抗倒塌能力的目的,为该类结构在教学楼建筑中的应用提供借鉴。     

钢筋混凝土框架结构抗连续倒塌能力评估

对某钢筋混凝土框架结构底层柱发生突然破坏后结构整体的破坏过程进行了数值模拟,评估不同局部破坏位置、不同局部破坏程度时结构可能发生的破坏情况,评价既有建筑物抵抗连续倒塌的能力.结果表明:根据现有规范设计的7度抗震钢筋混凝土框架结构,底层单一柱破坏后结构仍具有较好的整体性,结构没有倒塌;损伤局限在破坏柱所在跨内,但各框架柱...     

子结构模型对钢管混凝土组合框架抗连续性倒塌能力的影响

为提高钢管混凝土结构抗连续倒塌分析效率,采用子结构的静力试验和有限元方法进行研究,但是子结构模型的选取对分析结果影响较大。为此,利用ABAQUS显式模块对不同子结构模型的钢管混凝土组合框架进行抗连续倒塌性能分析。在验证材料本构和建模方法合理的基础上,建立单柱双半跨、三柱双跨、四柱三跨和五柱四跨平面子结构模型,以分析不同子结构模型对钢管混凝土平面框架抗连续倒塌性能的影响;对比单柱四半跨、五柱四跨和2×2跨的钢管混凝土空间子结构模型的抗连续倒塌性能,并分析混凝土楼板和层数对其影响。结果表明：不同子结构模型的选取决定了不同的边界约束条件,进而对钢管混凝土组合框架抗连续倒塌性能影响较大;单柱双半跨平面子结构和单柱四半跨空间子结构的边界强约束使其前期荷载较大,但整体变形能力较差;由于失效柱相邻柱的约束增强,四柱三跨、五柱四跨平面子结构的极限弦转角和峰值荷载较三柱双跨子结构明显提高,其中有楼板平面子结构的提高更明显;由于角柱的约束和楼板整体性的提高,有楼板单层2×2跨空间子结构的极限弦转角和峰值荷载均高于五柱四跨空间子结构,但无楼板单层2×2跨和五柱四跨空间子结构相差不大;无论楼板存在与否,随着层数的增加,空间子结构模型的极限弦转角和峰值荷载均大幅提高。     

柱贯通梁柱节点非对称钢筋混凝土柱-钢梁框架结构抗连续倒塌性能研究

建筑结构竖向连续倒塌破坏大多数由侧中柱破坏引起,而侧中柱两侧结构的抗侧刚度不同,易导致结构沿侧中柱发生非对称破坏。已有文献中对非对称连续倒塌研究相对较少,鉴于此,以非对称双半跨单柱子结构为研究对象,设计了1种钢筋混凝土柱-钢梁(RCS)结构全螺栓连接的柱贯通节点子结构,采用静力加载试验模拟结构在侧中柱失效工况下的非对称倒塌破坏全过程。以不等跨梁模拟两侧结构抗侧刚度差异,结合有限元分析考察子结构连续性倒塌的受力机理及破坏形态,并与传统对称双半跨子结构抗连续性倒塌性能进行对比。结果表明,柱贯通RCS结构全螺栓连接子结构在侧中柱失效的情况下,侧向刚度较小一侧的梁上翼缘先出现局部屈曲,梁端的转动能力小于中柱失效工况,且不能充分发挥结构的悬链线效应,抗连续倒塌能力也较中柱失效工况的低,但是试验和有限元分析得到的梁端极限转角均高于DoD规范中规定的转角允许限值,表明采用DoD规范评估柱贯通全螺栓连接RCS结构抗连续倒塌性能时偏于保守。     

钢筋混凝土板柱结构抗倒塌性能试验研究

对一单层2×2跨的钢筋混凝土板柱结构进行连续倒塌模拟试验研究,模型缩尺比为1∶2.34。通过静载试验来模拟板柱结构下层中柱失效。在板面预加2倍标准荷载的重力荷载,采用静力方式卸除中柱考察板柱结构抗倒塌性能。随后对中柱施加向下的集中力直至破坏,模拟板柱结构在均布荷载和上柱传力下的倒塌过程。研究结果表明：楼面荷载主要通过板的挠曲和薄膜作用传递。平板历经弹性阶段、压力薄膜阶段和拉力薄膜阶段。基于常规设计,通过完善构造措施等,可以保证中间区格钢筋混凝土板柱结构在经历中柱破坏后仍具有足够的抗连续倒塌能力。     

结构抗倒塌能力简化评估方法及其应用

针对增量动力分析(IDA)计算实际结构倒塌时常会遇到的工作量大、数值收敛困难等问题,提出结构抗倒塌能力的简化评估方法.该方法根据Pushover曲线与IDA曲线在定义结构倒塌极限状态上的相关性,通过单向和往复的Pushover分析确定结构的骨架参数和滞回特性,构建倒塌分析的等效单自由度模型,快速计算结构的倒塌强度.对一榀三跨六层钢框架和一榀三跨六层混凝土框架进行分析,结果显示简化方法得到的响应曲线和倒塌易损性曲线与IDA的结果接近,可以近似评估以第1振型为主的结构的抗倒塌能力.     

损伤型钢混凝土异形柱框架抗震性能试验研究

为研究损伤型钢混凝土(SRC)异形柱框架的抗震性能,对1榀两跨三层的框架模型进行拟动力试验,分析该结构在水平地震作用下的动力响应、滞回特性、刚度等性能。结果表明:损伤SRC异形柱框架再次遭受地震作用时,首先从损伤严重的部位开始破坏;滞回曲线较为饱满,具有一定的承载能力、耗能能力和抗倒塌能力;刚度较小,当地震作用不大时层间变形较大。损伤指标不大于0.8的SRC异形柱框架,能够承受8度基本烈度的地震作用而不发生倒塌。研究可为SRC异形柱框架的工程应用提供参考。     

基于单自由度体系的钢筋混凝土框架倒塌易损性预测方法研究

结构抗倒塌能力谱的建立和应用是基于一致倒塌风险抗震设计方法的关键。结合静力推覆分析和基于增量动力分析的倒塌易损性分析,提出基于单自由度体系的多层钢筋混凝土框架倒塌易损性预测方法。首先,介绍基于增量动力分析的倒塌易损性分析。然后,阐述将原结构通过静力推覆分析等效为单自由度体系的方法和步骤,进而利用等效单自由度体系的倒塌易损性分析结果估计原结构的抗地震倒塌能力;最后,通过40个不同结构参数的多层规则钢筋混凝土框架算例,验证建议方法的适用性和准确性。研究表明:基于单自由度体系的多层钢筋混凝土框架倒塌易损性预测方法的计算量小,且能够对多层钢筋混凝土框架的抗倒塌能力做出保守估计;同时建议方法将原钢筋混凝土结构的抗倒塌能力与等效单自由度体系的抗倒塌能力建立定量关系,为抗倒塌能力谱的应用奠定了理论基础。     

几种单跨框架结构设计方案的比较

结合单跨连廊框架实际工程,采用PKPM系列软件的SATWE软件,对设置框架柱、设置剪力墙和设置钢斜撑的单跨框架结构方案进行了分析比较,分析表明:采用设置钢斜撑的单跨框架不仅能满足建筑立面的要求,且能改善单跨框架的受力性能,是一种比较合理的结构方案。     

基于构件变形的RC框架结构可修复能力评估方法研究

针对RC框架结构可修复能力不明确的问题,提出基于构件变形的RC框架结构可修复能力评估方法。研究以柱达到严重破坏作为结构拆除的判断准则,引入结构可修复能力储备系数来量化结构可修复能力。以结构动力失稳作为结构倒塌的判断准则,对按照我国规范GB50011-2010设计的48个RC框架结构分别进行增量动力分析;探讨柱分别达到严重破坏和结构倒塌状态下的层间位移角分布规律,包括最大层间位移角和残余层间位移角。发现柱达到严重破坏的残余层间位移角均值为1.48%,主要分布在0.5%~2.5%之间,且残余层间位移角超出0.5%时柱严重破坏的概率较高;柱达到严重破坏时最大层间位移角的数据离散性比不同残余层间位移角限值对应的数据离散性更小,且在基于残余层间位移角的拆除准则中可修复能力储备系数对残余层间位移角限值变化较为敏感,表明基于柱达到严重破坏的拆除准则比基于残余层间位移角的拆除准则更合理,可用于量化结构可修复能力。     

几种单跨框架结构抗震加固方法的比较

增设框架柱、屈曲约束支撑和剪力墙是常见的加固单跨框架结构的方法。本文以一栋典型的单跨框架教学楼为例,基于Midas/gen的反应谱分析和静力弹塑性分析,比较了这3种加固方法对结构抗震性能的影响。     

支盘桩–土–高层建筑结构振动台试验的研究

 设计和实施支盘桩–土–高层建筑结构动力相互作用体系的振动台试验,再现框架结构和桩基的震害现象。通过振动台试验,研究相互作用体系的地震响应、支盘桩对结构体系的阻抗作用和单、双跨框架结构抗震性能的差异,对该体系的试验现象、基频、阻尼比、振型、位移反应和上部结构顶层加速度反应进行了计算和分析。结果表明：相互作用对结构的动力特性和地震反应均有较大的影响,支盘桩具有较好的抗压、抗拔和抗扭曲作用;相同工况时上海人工波激励下的结构最大位移反应比El Centro波大,说明结构的破坏除与震级有关外,还与地震波的波形有关;双跨框架结构的抗震性能明显好于单跨,并与汶川地震中很多单跨教学楼倒塌的现象一致。研究结果对抗震设计和防灾减灾具有重要的研究意义。     

翼墙加固方法对框架结构抗震性能的影响分析

汶川地震震害表明,单跨体系不满足多道抗震防线的要求,在罕遇地震作用下极易破坏,甚至发生整体倒塌,造成极大的人员伤亡和财产损失。翼墙加固方法因布置灵活、施工方便、在地震作用下能起到二道防线作用而得到广泛应用。本文首先研究了翼墙框架柱结构体系动力特性,指出对该类结构宜采用等效截面长厚比不大于4的竖向构件。然后,设计了一栋典型单跨教学楼,并采用翼墙对其加固,通过有限元数值分析,研究了单向、双向翼墙加固方案及不同翼墙长度对框架结构的加固效果。结果表明,不宜采用单向翼墙加固方案,而应采用双向翼墙加固方案,并认为翼墙长度为500mm的双向加固方案为本文算例最合适的加固方案。本文研究为有效地提高多层单跨钢筋混凝土框架结构抗倒塌能力的加固方法奠定了基础。     

水平双向加载下钢筋混凝土柱抗震性能试验研究

针对双向水平地震作用下钢筋混凝土框架柱的抗震性能,开展了9个钢筋混凝土框架柱的水平双向拟静力试验研究,考察轴压比、体积配箍率、纵筋配筋率以及加载路径对柱抗震性能的影响,对双向加载下柱的受力特点、承载力变化、位移延性和极限侧移角等指标进行分析。结果表明：相对于水平单向加载,双向加载对柱的抗震性能存在显著不利影响：柱的抗弯承载力及极限位移均明显减小,损伤程度明显加重;随加载方式由单向-十字-菱形-方圈变化,相同位移下柱的强度退化与抗弯承载力下降幅度均有所增加。考虑双向受力后,典型技术标准给出的RC框架结构极限层间侧移角限值的安全冗余度显著降低。基于试验结果初步提出结构设计及分析建议：考虑双向水平地震动影响时,框架柱的抗震设计宜适当降低轴压比、增加约束箍筋、适当折减柱的抗弯承载力;采用层间侧移角进行结构倒塌判别时,可取双向地震动作用下结构最大层间侧移矢量的大小作为判别位移,并根据分析性质（结构设计或既有结构分析）选取恰当的极限层间侧移角判断标准。     

单跨混凝土框架倒塌机理分析

以一单跨混凝土框架为例,采用Pushover方法分析了其倒塌机理,结合已往地震中该类建筑的破坏特征,研究了现浇板及结构地坪的影响,并简单介绍了目前针对该类建筑的几种常用加固方法,以指导工程实践。     

楔形变截面单跨门式刚架柱计算长度分析

针对《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECSl02：2002)中刚架柱计算长度系数取值上存在的一些问题——适用范围小(规定限于屋面坡度很小时公式适用)，而且未考虑斜梁内轴力的不利影响；本利用有限元法编程对柱脚铰接及刚接有侧移楔形变截面单跨门式刚架的整体稳定性进行了大量算例分析，提出了实用的确定楔形刚架柱的计算长度系数的方法。     

强震区单跨36m预应力框架设计与分析

海南省体育中心综合训练馆为单跨36m预应力框架及屋盖网架的三层混合结构.为解决单跨结构抗震问题,在建筑两端设置抗震墙作为主要抗侧力结构;为解决大跨边柱的大偏心受压问题,在边框架柱中设置斜向预应力筋,并通过设置牛腿增大预应力筋偏心距及解决柱张拉端问题.该文对强震区的大跨预应力梁柱设计,尤其是预应力柱的计算分析方法具有较大...