国际期刊导读

考虑非线性侧移的钢板剪力墙设计 近几年来,加劲钢板剪力墙结构作为一种很有潜力的抗侧力结构不断涌现,但关于此类结构的抗震规范却仍基于弹性设计方法。为满足设计过程高效性和可靠性的要求,提出了一种基于性能的抗震设计方法。对钢板剪力墙的抗震设计方法基于非线性目标侧移和预选屈服机制。该方法很简捷,能得出更先进的设计标准。以不同钢板长宽比和不同允许侧移条件下某4层结构为例,通过强震下的非线性时程分析,对该方法进行检验。结果表明：实际的非线性侧移与目标侧移非常接近。将峰值处的位移图与所选屈服机制进行了对比。基于上述试验,还需对该方法进行修正。     

考虑非线性侧移的钢板剪力墙设计

近几年来,加劲钢板剪力墙结构作为一种很有潜力的抗侧力结构不断涌现,但关于此类结构的抗震规范却仍基于弹性设计方法。为满足设计过程高效性和可靠性的要求,提出了一种基于性能的抗震设计方法。对钢板剪力墙的抗震设计方法基于非线性目标侧移和预选屈服机制。该方法很简捷,能得出更先进的设计标准。以不同钢板长宽比和不同允许侧移条件下某4层结构为例,通过强震下的非线性时程分析,对该方法进行检验。结果表明:实际的非线性侧移与目标侧移非常接近。将峰值处的位移图与所选屈服机制进行了对比。基于上述试验,还需对该方法进行修正。     

多层生态复合墙结构基于位移的抗震设计方法研究

目前生态复合墙结构体系采用的"两阶段三水准"抗震设计方法已无法满足业主对建筑结构性能目标的个性化要求。将结构特有的三道抗震防线与基于性能的抗震设计理论框架相结合,分别以三道抗震防线的屈服位移值对结构的性能水准进行量化。以倒三角形水平分布荷载等截面剪切型悬臂柱的侧移曲线作为结构的初始侧移模式,结合位移反应谱提出其基于位移设计的具体步骤,并对实例进行了三个性能目标下的设计计算。算例表明:提出的多层生态复合墙结构基于位移的抗震设计方法能够针对不同性能水平进行设计计算,简单实用。     

自复位剪力墙结构四水准抗震设防下基于位移抗震设计方法

与传统剪力墙结构体系相比,自复位剪力墙结构体系在地震作用下,会将材料非线性问题转为体系非线性问题,具有整体变形能力强、残余位移小的特点,因此,亟需针对自复位剪力墙结构,提出具有更高抗震设防要求的抗震设防目标以及相应的设计方法。基于GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》中“小震不坏、中震可修、大震不倒”的三水准抗震设防目标,与2015年颁布的第五代《中国地震动参数区划图》相适应,提出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”抗震设防四水准目标。采用了基于位移的抗震设计方法进行自复位剪力墙结构设计。以一幢自复位剪力墙结构为例,给出四水准抗震设防目标下的基于位移设计方法算例,并对其进行弹塑性时程分析,验证了所提出的四水准抗震设防目标下基于位移抗震设计方法的有效性,该方法也适用于其他可恢复功能结构体系设计。     

钢板剪力墙结构的自振周期

在大多建筑抗震规范中,都是通过结构自振周期计算设计地震加速度。设计规范给出了结构基本自振周期的经验公式。研究了一系列沿高度方向属性不变的钢板剪力墙结构。采用三维几何线性有限元分析确定这些结构的基本自振周期,并与规范给出的经验值进行比较,结果表明,经验公式并不准确。提出一个简化方法用于估算结构的基本自振周期,该方法将钢板剪力墙看成竖向悬臂结构,这样就可简化求解过程。考虑剪力墙的抗剪和抗弯刚度,在框架剪力墙结构中,这种简化方法可以进一步应用到具有钢板墙和抗弯框架的双系统结构中。将采用此方法计算的自振周期与有限元分析结果比较,可知两者非常吻合。研究了几何非线性和材料非线性对基本周期的影响。在不同的侧移水平下,计算钢板墙的基本周期。基于数值分析,给出由填充板屈曲和屈服带来的周期增大值。     

型钢混凝土剪力墙结构基于位移抗震设计方法研究

提出了型钢混凝土剪力墙结构基于位移抗震设计中的设防水准、性能水平以及性能目标。对相应状态进行了宏观描述,并对性能水平进行了量化。将型钢混凝土结构的性能水平划分为"使用良好、生命安全、防止倒塌"三个性能水平,通过统计分析提出了型钢混凝土剪力墙结构各性能水平的层间位移角限值,然后通过剪力墙结构的侧移模式求出目标位移。建立了考虑高阶振型影响的型钢混凝土剪力墙结构基于位移的抗震设计方法和流程,通过一个算例说明了设计的基本步骤。本文方法为型钢混凝土剪力墙结构基于位移的抗震设计提供了一个可供参考的思路。     

美国组合联肢剪力墙抗震设计方法探讨

基于美国加州建筑规范及其引用的相关设计规程和ASCE组合结构委员会的建议,介绍了由钢筋混凝土剪力墙与钢连梁组合而成的组合联肢剪力墙的抗震设计方法。该方法包括：基于中震的水平地震作用计算、合理耦连比的选择、中震及大震水平作用下钢连梁与剪力墙的抗震性能目标、基于先钢连梁屈服后剪力墙屈服的预定屈服机制的构件设计与验算等。据此,建议我国组合联肢剪力墙的第一阶段抗震设计应基于中震水平而不是小震水平。建议方法可供完善我国组合联肢剪力墙结构抗震设计参考。     

联肢弯剪型钢板剪力墙抗震性能试验研究

联肢钢板剪力墙结构是将2片钢板剪力墙通过钢连梁连接形成的抗侧力结构。通过对1榀1/3缩尺的4层联肢弯剪型钢板剪力墙试件进行低周往复加载试验,从滞回曲线、骨架曲线、延性、承载力及刚度退化、耗能能力等方面研究了该结构体系的抗震性能,并且对试件的屈服顺序和变形模式进行了分析。结果表明：联肢钢板剪力墙试件的延性系数达到5.03,承载力退化系数均大于0.96,承载力和刚度退化稳定,等效黏滞阻尼系数达到0.25以上,表明联肢弯剪型钢板剪力墙具有优越的抗震性能。加载过程中,连梁先于墙板发生屈服,墙板先屈曲后屈服,此后柱脚和横梁相继屈服。连梁的引入改变了结构的屈服机制,提高了整体的延性和耗能能力,能够组成多道抗震防线,且试件整体最终也体现出合理的破坏机制。整体侧移曲线呈弯剪变形模式。该试验研究更加贴合实际工程中联肢钢板剪力墙结构的应用情况,为联肢钢板剪力墙结构的进一步研究和应用提供了试验基础。     

基于性态设计的抗弯钢框架与钢框架-钢板剪力墙结构性能对比分析

抗弯钢框架和钢框架-钢板剪力墙结构的耗能构件分别为框架梁和内填钢板,现行规范基于强度设计理论,不能保证结构的整体破坏模式。近年来,国内外学者提出了钢结构基于性态的塑性设计方法,使得同等设计条件下,二者同时达到性能目标。依据基于性态的设计方法设计了5层、10层及15层抗弯钢框架和钢框架-钢板剪力墙结构。通过SAP 2000建立平面分析模型,对结构进行Pushover分析和非线性时程分析,对比分析两种结构的承载力、抗侧刚度、延性指标、破坏模式以及层间侧移分布状态。对比结果表明:钢框架-钢板剪力墙结构具有较高的承载力和抗侧刚度,层间侧移较小,抗弯钢框架延性较好。     

基于位移的屈曲约束支撑混凝土框架结构抗震设计方法

采用基于位移的抗震设计方法对屈曲约束支撑混凝土框架进行抗震设计,采用线性侧移曲线,基于弹塑性位移反应谱求得结构的屈服基底剪力,对屈曲约束支撑进行设计。按照此方法分别设计5层和10层屈曲约束支撑混凝土框架结构,并对设计结果进行Pushover分析和动力时程分析。结果表明:屈曲约束支撑可有效控制结构的位移,结构的侧移模式与假定基本一致,可实现屈曲约束支撑混凝土框架的抗震性能设计。     

Design of steel plate shear walls considering inelastic drift demand

The unstiffened steel plate shear wall (SPSW) system has emerged as a promising lateral load resisting system in recent years. However, seismic code provisions for these systems are still based on elastic force-based design methodologies. Considering the ever-increasing demands of efficient and reliable design procedures, a shift towards performance-based seismic design (PBSD) procedure is proposed in this work. The proposed PBSD procedure for SPSW systems is based on a target inelastic drift and pre-selected yield mechanism. This design procedure is simple, yet it aims at an advanced design criterion. The proposed procedure is tested on a four-story test building with different steel panel aspect ratios for different target drifts under selected strong motion scenarios. The designs are checked under the selected ground motion scenarios through nonlinear response-history analyses. The actual inelastic drift demands are found to be close to the selected target drifts. In addition, the displacement profiles at peak responses are also compared with the selected yield mechanism. Future modifications required for this design procedure for different SPSW configurations are identified based on these test cases.     

基于结构性能的抗震设计理论与方法

基于性能的抗震设计(PBSD)是20世纪90年代国际抗震工程界提出的新概念,也是工程抗震发展史上的一个重要里程碑。详细阐述了基于性能的抗震设计理论产生的背景、基本概念、主要内容和特点,较系统地分析了基于性能的抗震分析和设计方法,并指出了基本性能抗震设计理论与传统设计理论的主要区别。     

近断层地震作用下钢板剪力墙结构基于MECE谱的性态设计方法

结构在近断层地震作用下的损伤通常与强速度脉冲所携带的瞬时输入能量相关,为反映这种近场地面运动特征,以10条坚硬场地的近场地震记录为输入,建立了适用于设计的最大有效滞回耗能（MECE）谱,提出了基于MECE谱确定钢板剪力墙结构屈服基底剪力的性态设计方法。该方法不仅反映近场地震速度脉冲的影响,而且还可区别不同结构体系滞回特性的影响。同时,结合已有研究成果完善了钢板剪力墙结构周边构件能力设计的简化公式。通过对1榀10层3跨钢板剪力墙结构的弹塑性时程分析,对建议方法进行了验证。结果表明：在多遇及罕遇地震作用下结构层间位移角满足我国现行建筑抗震设计规范的要求,结构出现理想的渐进式梁铰屈服机构,证明了基于MECE谱钢板剪力墙结构性态设计方法的合理性和可靠性。     

钢管混凝土框架基于性能的抗震设计探讨

基于性能的抗震设计(PBSD)是现代工程抗震理论研究的重要问题。与传统抗震设计方法相比,基于性能的抗震设计可反映具体结构的抗震性能目标。本文在综述基于性能的抗震设计理论的背景、概念、主要内容的基础上,根据钢管混凝土结构的特点,较系统地分析了钢管混凝土框架基于性能的抗震理念和设计方法,讨论了基于位移的抗震设计(DBSD)应用于钢管混凝土结构时的方法和步骤,并对确定该类结构的目标位移和相应的侧移模式进行了初步探讨。采用SAP2000软件建立了某12层钢管混凝土框架模型并进行了静力推覆(pushover)分析,初步评价了地震作用下钢管混凝土框架结构的性能指标。     

多楼层钢板剪力墙之耐震设计研究

现有钢板剪力墙耐震设计规范对于多楼层钢板剪力墙边界梁柱的容量设计并无清楚交代,本研究的目的在于研发方便且有效的多楼层钢板剪力墙的耐震分析与容量设计方法。探讨不同原理的钢板剪力墙底层边界柱容量设计法,研究如何避免底层柱顶塑性铰的产生,并以ABAQUS有限元模型证实所提设计方法可以有效地避免柱顶塑性铰的发生,而避免侧向变形集中在底层时的软弱层现象。本研究采用美国洛杉矶市反应谱分别设计了6层以及20层的钢板剪力墙建筑结构,并用结构非线性分析软件PISA3D建立双向板条模型进行非线性时程分析,依SAC计划中20组475年回归期的地震分析统计结果讨论钢板剪力墙结构在强烈地震下的反应。由构架动力分析反应和所估计的最大静态需求比较,可观察到钢板对边界柱的最大累积拉力的静态估计值会随着楼层位置越低时有越高估的趋向。此外,边界梁端的最大剪力在上下层钢板厚度相同处,静态估计值有严重低估的情形发生,因此会造成边界梁端的最大累积剪力静态估计值随着楼层位置越低时有越低估不保守的趋向。最后依时程分析结果给出不同楼层数的钢板剪力墙边界柱轴力需求的估算方式建议,依此建议可设计出安全且经济的边界柱。     

Performance‐based seismic design of complicated tall building structures beyond the code specification

Performance‐based seismic design (PBSD) has been widely recognized as an ideal method for use in the future practice of seismic design. This paper summarizes the advantages and disadvantages of the current seismic design code in China. Suggesting the tall building structures beyond the code specification (TBBC), applying PBSD method due to its many advantages of PBSD and aiming TBBC characteristics, a PBSD flowchart is presented and the proposed code is described. Structural seismic performance objectives, performance levels and the main method to implementation of PBSD have been presented. Site feasibility requirements, conceptual design scopes and basic rules have been proposed. Performance objective‐oriented procedures for preliminary design and seismic performance evaluation have been presented. Suggestions on seismic performance criteria and the evaluation of new TBBC have been made. In order to verify the feasibility of PBSD for application of TBBC, a typical case study has also been conducted. It is believed that PBSD methodology will bring a new era to engineering practices with increased confidence in, and reliability on, seismic performance and safety. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

钢框架-防屈曲开斜槽耗能钢板剪力墙装配式结构体系抗震性能分析

防屈曲开斜槽耗能钢板剪力墙(简称开斜槽钢板墙)是一种新提出的抗侧力构件,相比于普通钢板剪力墙,具有多个可调参数、耗能稳定且延性好的优点,并可作为装配式单元,通过组装单元的方式形成装配式剪力墙结构,进一步形成不同的装配式抗侧力体系。本文介绍了钢框架-开斜槽钢板墙装配式结构体系,包括开斜槽钢板墙设计方法,装配式剪力墙结构以及结构体系设计方法,并以20层办公大楼为例进行设计,对结构在小震和大震下的抗震性能进行分析。计算结果表明,开斜槽钢板墙可提供较大的抗侧刚度,能充分发挥耗能作用,保护主体结构安全,符合双重抗侧力体系的原则,该结构体系具有优越的抗震性能。     

A simplified method for fundamental period prediction of steel frames with steel plate shear walls

Steel plate shear wall (SPSW) has been widely used as a lateral force resisting system (LFRS) for medium or high‐rise buildings. The fundamental period is an important parameter for seismic design and seismic risk assessment of building structures. In this paper, a simplified method is developed for the period prediction of SPSW structures based on the basic theory of engineering mechanics. It estimates a SPSW structure as a shear system of steel frame and a shear‐flexure system of SPSWs separately. The fundamental period of the SPSW structure is calculated according to the integration of the lateral stiffness of the steel frame and SPSWs along the height. A corrected formula is proposed based on the fitting analysis of the ratio of the FEM period to the estimated period. A shaking table test is used to validate the corrected formula, the relative error between the corrected result and the test result is 5.0%. Besides, the proposed method is also compared to some existing methods for the period prediction of SPSW structures, the results indicate that the proposed method has good accuracy and can be hand‐calculated. Finally, a probability‐based method is proposed for the corrected formula, and the fundamental period could be determined with a certain guarantee. A confidence interval estimation could be determined via the proposed method according to the demand of structural design.     

基于性能的变电站抗震设计研究

将基于性能的抗震设计方法(PBSD)用于变电站的结构设计中。由于变电站破坏引起的损失难以估计,投资-效益准则的应用较困难。根据汶川大地震中变电站震害情况分析,指出钢构架一般能满足抗震要求,而对变电站混凝土结构采用基于性能的抗震设计方法比较有针对性。"小震不坏,中震可修,大震不倒"是我国规范对结构的目标性能要求,而某些重要的变电站结构可在规范的基础上根据实际情况提高一个层次而达到"大震可修"的要求。采用基于迭代变形计算的方法设计了两种不同目标性能要求的变电站结构,设计结果表明:合理提高变电站的目标性能后,其初始造价增加不多。     

几种基于性能的结构抗震设计方法研究

介绍了基于性能的结构抗震设计理论特点,着重探讨了几种常用的基于性能抗震设计方法,并进行了思考,认为基于性能的结构抗震设计是未来抗震设计的主要发展方向.