FRP加固混凝土框架结构抗震性能研究

在FRP加固混凝土梁柱节点抗震性能的试验研究基础上,以两层两跨平面框架为例,基于能力谱法对节点采用不同形式FRP加固的框架进行静力弹塑性分析,根据计算所得的Push-over曲线及框架的塑性铰分布情况、目标位移等参数,对比分析FRP加固框架结构的抗震性能。结果表明,对梁柱节点部位进行有效加固可以明显提高框架结构的整体抗震性能。     

钢筋混凝土框架结构基于位移的抗震设计

RC框架结构基于位移的抗震设计以框架的侧移曲线为基础,将多自由度体系转化为等效单自由度体系。在等效线性化的前提下,用弹塑性位移反应谱求出结构等效周期,得到层间剪力,进行结构构件刚度和承载力设计。同时将框架结构的弹塑性层间位移转化为梁、柱构件的目标侧移角,以确定构件的配箍特征值,保证结构预期的变形能力。该方法可以很好的控制结构在不同强度水准地震作用下的性能。     

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.     

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。     

钢筋混凝土框架基于位移的抗震设计

钢筋混凝土RC框架基于位移的抗震设计需要解决三个问题:确定大震作用下框架的层间位移角要求;框架的弹塑性层间位移与梁、柱、节点区变形之间的关系;通过量化的抗震构造措施实现梁、柱的变形能力。本文用特征延性谱法确定规则RC框架的层间位移角要求;通过框架节的侧移解构规则,建立了弹塑性状态下框架层间位移与构件变形的关系;建立了柱的目标侧移角与轴压比和配箍特征值、梁的目标侧移角与配箍特征值的关系。通过算例,介绍了采用本文方法进行RC规则框架设计的过程:并用弹塑性时程分析验证了本文方法的可行性。     

填充墙钢筋混凝土框架结构基于位移的改进抗震设计方法

按现行抗震规范设计的底部空框架填充墙钢筋混凝土框架结构,可能无法实现“强柱弱梁”的预期延性破坏机制。为此,建立了填充墙与主体框架协同作用的等效斜撑-框架模型,改进等效单自由度体系阻尼比与刚度的确定方法,提出了填充墙钢筋混凝土框架结构基于位移的抗震设计方法;针对底部为空框架的填充墙钢筋混凝土框架结构进行不同性能目标下的静力推覆分析,实现其“使用良好”、 “修复后使用”和“防止倒塌”性能水平的抗震设计。采用动力弹塑性时程分析方法和能力谱法验证了基于位移的改进抗震设计方法的有效性。分析表明,应用基于位移的改进抗震设计方法,可综合考虑填充墙对主体框架的利弊作用,实现结构性能抗震设计目标。     

预期损伤部位采用FRC框架结构地震易损性分析

将具有优良应变-硬化性能和多细裂缝开展等特性的纤维增强混凝土(FRC)用于RC框架结构预期损伤部位以形成FRC框架结构,并将其划分为5个结构性能水准,确定与之对应的抗震性能目标。以加速度反应谱作为地震动强度指标,层间最大位移角和顶点位移角分别作为工程需求参数,对FRC框架结构和RC框架结构进行增量动力分析(IDA),确定结构需求函数;对FRC框架结构和RC框架结构进行静力推覆分析,确定各性能水准对应的量化指标限值;最后绘制其地震易损性曲线,分析结构对应的超越概率。结果表明:通过比较不同性能水准下FRC框架结构和RC框架结构的超越概率,应选取层间最大位移角作为工程需求参数;FRC框架结构倒塌能力中位值较大、不同性能水准下的超越概率较小,抗震能力较好。     

竖向不规则钢筋混凝土框架结构基于性能的抗震设计方法

考虑结构在地震作用下不同反应阶段的动力特性,采用振型反应谱法,建立结构在不同地震作用水平下的弹塑性需求曲线族,即结构的层间剪力一位移需求曲线.结合结构的能力曲线,提出以楼层为研究对象的层间能力谱法.由结构的性能目标与位移延性的关系,建立性能目标与层间需求曲线的关系,从而得到考虑结构延性的层间需求曲线.通过计算分析表明,层间能力谱法可以有效的用于对竖向不规则结构进行基于性能的抗震设计,可以方便地对不同地震作用水平、不同性能目标的结构进行地震作用计算和配筋计算,并能控制结构在不同地震作用下的变形性能、塑性铰出现顺序及部位,与时程分析方法相比偏于保守,且比直接基于位移的设计方法具有明显的优势.     

既有RC框架结构BRB加固方案对比研究

为比较附加防屈曲支撑框架和附加摇摆防屈曲支撑框架加固既有RC框架结构后的抗震性能,通过PERFORM 3D软件对两种加固方案下的一幢美国加州20世纪70年代14层RC框架结构进行建模,采用基于性能的抗震设计方法对加固结构进行静力弹塑性分析和动力弹塑性时程分析,比较了两种加固方案下结构层间位移角、层间剪力、防屈曲支撑框架层间剪力比以及结构底柱轴力的不同动力响应。分析结果表明,采用附加摇摆防屈曲支撑框架加固既有RC框架结构更为可行,研究为既有RC框架结构抗震加固提供参考和指导。     

钢筋混凝土框架结构基于能量抗震设计方法研究

针对基于能量抗震设计方法在钢筋混凝土（RC）框架结构中的应用进行研究。总结现有能量抗震设计方法研究进展,指出在控制罕遇地震作用下结构耗能机制的基础上确定构件累积滞回耗能需求是落实该方法的关键。通过大量RC框架结构算例的弹塑性分析,提出基于“强柱弱梁”耗能机制下RC框架梁、柱构件累积滞回耗能需求的计算方法,包括：总累积滞回耗能在框架梁和框架柱的分配和沿楼层高度的分布以及在同一楼层的分布。在此基础上,结合梁柱构件的承载力和变形需求,进行梁柱构件的耗能损伤评价,并据此实现基于能量抗震设计。通过1个4层框架结构的算例说明所建议的基于能量抗震设计方法在RC框架结构的具体应用。结果表明,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。     

钢筋混凝土框架结构基于位移的抗震设计方法研究

根据钢筋混凝土框架结构的特点,将其性能划分为使用良好、人身安全和防止倒塌三个水平,并用层间位移角限值予以量化;用作用倒三角形水平分布荷载的等截面悬臂柱的侧移曲线作为框架结构的初始侧移模式。在此基础上,将多自由度体系转化为等效单自由度体系,导出了相应的等效参数。结构的目标位移根据其性能水平确定,并用假定的侧移模式给予修正。在等效线性化的前提下,由等效位移用弹性位移反应谱求出等效周期,然后对结构构件进行刚度设计和承载力设计。最后用静力弹塑性分析方法对结构进行分析,校核结构的侧移形状与初始侧移模式是否一致,并用推覆至相应性能水平时的侧移曲线作为修正后的侧移曲线重新计算。算例分析表明,本文方法简单实用,便于操作,而且能够控制结构在不同强度水准地震作用下的性能。     

高强钢筋对框架结构抗震破坏机制和性能控制的研究

本文针对钢筋混凝土框架结构,在柱中配置高强钢筋作为纵筋,以实现对结构抗震破坏机制和性能的控制,并利用其弹性恢复特性,减小结构震后的残余变形。论文采用弹塑性时程分析方法,通过普通配筋和高强配筋的两个3层框架结构的地震响应分析,研究了高强钢筋对框架结构抗震破坏机制和性能控制的效果,及其地震响应和震后残余变形。研究结果表明,采用高强钢筋配筋后,不仅提高了框架结构整体抗震承载力。而且完全避免了出现柱铰屈服机制,并且地震后结构具有很小的残余变形,结构的损伤仅发生于框架梁端,有利于震后的加固修复。     

弹塑性位移谱法与振动台试验比值的数值分布特征

本文将弹塑性位移谱法的计算结果与12层钢筋混凝土模型框架结构振动台试验作了比较。振动台输入峰值加速度依次为:0.090、0.2580、.388、0.517、0.646、0.775和0.904g。利用弹塑性位移谱法计算出各工况下模型框架的楼层位移和层间位移角需求及其与试验结果的比值,讨论了楼层位移比、层间位移角比随输入峰值的变化情况,以及楼层位移比、层间位移角比的数值分布特征。比较分析可知:弹塑性位移谱法的计算结果较为接近结构的真实地震反应,可在基于性能的抗震设计中应用。     

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。     

Prediction for lateral deformation capacity of corroded reinforced concrete columns

The deformation capacities of columns, which are the main lateral force‐resisting elements of reinforced concrete (RC) structures, have been the subject of great interest with the development of performance/displacement‐based seismic design. However, deterioration due to chloride‐induced corrosion causes a significant reduction in the seismic performance of RC columns. Although numerous investigations have focused on the deformation capacity of columns with corroded rebars and various strengthening measures have been proposed, little attention was paid to evaluating the contribution of each deformation component to the tip displacement under corrosion (i.e., bending, shear, and longitudinal bar slip at the column footing), which plays an important role in investigating and explaining the failure mechanisms of columns. This paper presents a computational prediction model to estimate the deformation capacity of RC columns with corroded rebars, and the contributions of bending and bar slip at the column footing are mainly considered in this model due to the negligible contribution of the shear deformation component for columns subjected to flexural failure mode. The calculation results obtained by the prediction model are compared with the quasistatic test results of both noncorroded and corroded RC columns. It turns out that the prediction model simulates the deformation capacity of RC columns with corroded rebars reasonably well considering its simplicity and computational efficiency, and it can be used for time‐variant capacity estimates for the lifetime seismic design and fragility assessment of RC columns exposed to corrosion.     

A_y-D_y格式地震需求谱及其在结构性能抗震设计中的应用

在结构基于位移抗震设计的改进能力谱法基础上建议了屈服谱加速度和屈服位移(Ay-Dy)格式的地震需求谱,其特点是:过原点的射线与不同位移延性系数的需求谱曲线相交,各个交点对应的周期都相同,从而为在结构基于位移抗震设计方法中实现“小震不坏、中震可修和大震不倒”的多级性能目标提供了方便。借助于Pushover分析具体给出了一钢筋混凝土框架结构在不同风险水平地震作用下抗震性能评价实例。     

考虑防屈曲支撑影响的钢筋混凝土框架柱设计方法

针对防屈曲支撑 混凝土框架(RC-BRBF)体系中防屈曲支撑（BRB）对相连柱产生附加变轴力影响,提出了RC框架柱设计方法。该方法首先通过等价轴压比指标获得RC柱设计轴压比限值,保证了一级、二级以及三、四级框架柱极限侧移水平分别达到2.7%、2.4%以及2.1%;然后通过体系延性水平获得柱位移延性指标,保证其延性性能。研究表明,RC柱设计轴压比限值与等价设计轴压比水平、构件受等效重力与地震作用的轴力标准值之比有关;改进后的设计方法能够有效考虑BRB对相连柱附加变轴力影响,并保证了变轴压比下柱的极限侧移水平。算例分析结果表明,该方法通过优化柱截面提高了体系经济性,同时保证体系满足“三水准”设防目标,RC柱设计轴压比限值的设定是合理的。     

弯剪破坏与轴力附加弯矩对钢筋混凝土柱极限变形能力的影响综述

钢筋混凝土(RC)柱变形能力计算是实现基于性能的抗震设计的基本条件。为此结合我国规范，针对弯剪破 坏模式相关研究成果进行总结与评述。讨论了以经验公式为主的RC柱极限变形计算方法，揭示了参数模型的不足 ；指出对于弯剪破坏模式，剪切作用和轴力二阶效应是造成变形计算离散的重要原因。塑性铰长度不是一个典型 的统计量，基于等效塑性铰长度模型得到的极限变形计算值离散性大。考虑塑性铰区弯剪相互作用，才能正确反 映柱的抗剪需求，但简化计算方法存在争议，且缺乏有效方法评价剪切作用对柱变形性能的影响。GB 50010— 2010《混凝土结构设计规范》中，对考虑地震作用的受剪承载力计算公式的修正能够有效避免RC柱在大位移下发 生剪切破坏，但对不同位移延性下剪切破坏构件的安全储备不同且离散性增大。轴力二阶效应导致相同的试验柱 在不同试验装置下剪力需求和极限变形不同，对弯剪破坏柱与弯曲破坏柱的影响也不相同。最后，结合极限变形 计算的现状，建议我国规范补充基于回归方法建立的极限变形下限值经验公式，以完善基于性能设计方法。     

钢筋混凝土框架结构地震易损性分析

本文以一榀7层的钢筋混凝土框架结构为分析对象,采用SAP2000建立有限元模型,选取非线性Nlink单元来模拟梁和柱两端的塑性角,其中柱铰单元采用纤维PMM铰,梁铰单元设置弯矩铰。分别指定最大层间位移角和最大顶点位移角作为结构地震需求参数,并定义了相应的破坏状态。输入8条地震动记录进行结构地震易损性分析,得到了相应的易损性曲线。该方法可为结构的抗震性能评价提供参考。