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。     

自复位支撑-摇摆框架结构体系及其基于位移抗震设计方法

本文提出一种可恢复功能结构体系——自复位支撑-摇摆框架结构体系，旨在同时实现较大刚度、自复位能力以及构件间的变形协调。针对可恢复功能结构体系防震能力强的特点，已建立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”的抗震设防四水准目标。文中结合可恢复功能结构体系四水准性能指标，采用基于位移的抗震设计方法，进行了自复位支撑-摇摆框架结构设计。以一幢四层结构为例，给出了四水准抗震设防目标下的基于位移设计方法算例，并建立了ABAQUS有限元数值模型，进行了弹塑性时程分析。分析结果表明，按文中方法设计的自复位支撑-摇摆框架体系可满足可恢复功能结构体系抗震设防目标，达到各性能指标要求。     

抗震设防水准商榷

设防水准是决定抗震设计效果的主要因素 ,本文就此进行商榷 ,并提出修正建议     

汶川地震建筑震害启示——三水准设防和抗震设计基本要求

汶川大地震造成大量房屋建筑破坏倒塌,通过对砌体结构和工业厂房、设备及设施的震害调查与分析,对我国《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2001)的三水准设防和抗震设计基本要求进行探讨,分别对比了在遭遇"小震"、"中震"和"大震"情况下,按一定设防烈度设计的房屋建筑的破坏状态,判别是否达到了设防目标。结果表明,在1990年以后设计建造的房屋建筑,基本都能达到三水准抗震设防目标,严重破坏或倒塌的大多是建造年代较早、设计不满足规范要求或施工质量存在问题的建筑。针对抗震设计规范中有关结构整体性、传力路径、地基基础、抗震缝、疏散通道、设备和设施的抗震设计基本要求,对照实际震害情况,包括过去地震震害情况,总结经验教训,提出改进意见。对震前经过加固的建筑物在地震中的表现作了介绍,证明了结构抗震加固的效果和必要性。     

估计不同服役期结构的抗震设防水准的简单方法

对现行建筑抗震设计规范中三个设防水准的概率含义进行了讨论。指出除基本烈度地震以外 ,另外两个水准的概率含义是不明确的 ,只能从平均意义上去理解。根据规范中考虑的三个概率水准的设防烈度之间的平均相互关系 ,建议了一种可以用于估计不同服役期结构抗震设防烈度的简便方法。这样确定的设防烈度虽然不能很好反映当地的实际情况 ,但是可以反映设防烈度随服役期限变化的一般趋势 ,故可作为确定一般工程设防烈度的参考。此外 ,还讨论了建立与三水准设防相对应的基本加速度和设计反应谱放大倍数     

大坝的抗震设防水准及相应性能目标

本文针对与大坝抗震设防水准和相应的性能目标确定有关的“抗震性能设计问题、国外大坝的抗震设防水准和性能目标,以及对修订我国大坝抗震设防水准的建议等问题,作了初步探讨并提出以下论点:①时下流行的“抗震性能设计”与现行的工程抗震设计实践,似并无实质性差异。②大坝采用按MDE的单级抗震设防水准,基本合理可行。③需加强对大坝溃坝准则定量化研究,逐步对特别重要的高坝,进行MCE的性能目标校核。     

基础隔震结构的性能水准与设防目标

以国内外有关结构性能水准和性能目标的主要研究结果为基础,根据基础隔震结构的特点,结合我国《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)的要求和基于性能抗震设计理论,将基础隔震结构的性能分为3个水准:水准1、水准2、水准3。针对不同重要性类别的建筑提出了3个层次的设防目标:一般设防目标、强化设防目标、重点设防目标。最后,将基础隔震RC框架结构的设防目标进行了量化。     

北京地铁工程抗震设防水准的研究

随着地铁工程的兴建,地铁工程的抗震设防水准如何选取已成为地铁抗震设计中急待解决的问题。本文以北京具有典型意义的地铁线路———北京地铁五号线作为研究目标,在对地铁五号线沿线地震、地质条件分析的基础上,选取地铁五号线上反映不同地质条件和反应谱特征的四个站点:刘家窑站、棋院站、灯市口站、大屯站进行分析研究,分析研究在不同场地条件、不同风险水平和不同深度条件下的地震动参数和反应谱变化规律,确定北京地铁工程的抗震设防风险水平。     

基础隔震结构性态水准和性态目标的研究

以国内外有关结构性态水准和性态目标的主要研究成果为基础,参考国内的相关规范和标准,将基础隔震结构的性态分为5个水准:健康、亚健康、病态、生命安全和毁坏,并针对建筑不同使用功能的重要性提出了3个层次的设防目标:一般设防目标、强化设防目标、重点设防目标。同时,对基础隔震结构用设计基准期定义其不同功能类别,计算了设计基准期不同的三类建筑不同地震动水准的相当超越概率;提出了不同使用功能结构水平向减震系数与隔震后上部结构水平地震作用和抗震措施所对应的烈度分档建议值。最后,将基础隔震RC框架结构的设防目标进行了量化。     

基于建筑抗震韧性评价标准的某教学楼抗震韧性评价分析

对传统抗震设防目标和"可恢复功能"的抗震设计理念进行了介绍,采用新编国家标准《建筑抗震韧性评价标准》中的评价方法,对一栋新建小学教学楼进行了抗震韧性评价分析,对其修复费用、修复时间和人员损失进行了评估,以确定其抗震韧性等级。结果表明,抗震韧性评价可以对建筑物抗震性能进行量化分析,提供更易理解且更有价值的性能指标;同时,抗震韧性评价可以更加直观地验证"三水准"抗震设防目标,并发现非结构构件往往是造成人员伤亡和抗震修复代价的主要因素。     

摇摆结构及自复位结构研究综述

放松结构与基础间约束或构件间约束,使结构与基础或构件间接触面处仅有受压能力而无受拉能力,则结构在地震作用下发生摇摆,通过自重或预应力使结构复位,形成摇摆结构及自复位结构。已有研究表明,结构的摇摆降低了地震作用和结构本身的延性设计需求,减小了地震破坏,节约了结构造价。本文首先回顾了摇摆及自复位结构的发展历史,简要介绍了摇摆及自复位结构的基本原理,综述了摇摆桥墩、摇摆及自复位钢筋混凝土框架结构、摇摆及自复位钢框架结构、摇摆及自复位剪力墙结构、摇摆框架－核心筒结构等不同结构体系的发展现状,总结了摇摆及自复位结构发展趋势,并指出后张预应力和消能减震等多种技术的联合应用为摇摆及自复位结构的未来发展方向之一。     

震后可恢复功能木结构研究进展

震后可恢复功能概念引入木结构已成为近年来国际木结构抗震工程研究的热点。可恢复功能木结构体系主要包括自复位木框架结构和摇摆木剪力墙结构,研究表明,带有耗能机制的自复位及摇摆木结构具有很好的抗震性能,结构在震后无损伤或损伤很小,无需修复或稍加修复即可快速恢复使用。阐述了自复位木框架结构和摇摆木剪力墙结构的工作原理,对国内外的研究进展进行总结,综述了木结构中的预应力损失、结构损伤控制的研究成果以及可恢复功能木结构的设计方法。介绍了两个可恢复功能木结构工程案例和可恢复功能木结构的研究趋势,提出了对于耗能件设计、减少预应力损失、结构设计方法以及结构性能评估方法的热点研究方向。     

圈梁-构造柱约束砖砌体房屋的抗地震倒塌性能分析

2008年5.12汶川大地震的经验显示,在遭受远超过抗震设防烈度的强烈地震下,砖砌体房屋结构既要具备一定的抗地震倒塌能力,又应在最后倒塌无法避免时能够在倒塌的时间顺序和空间上体现出合理性,即实现所谓的合理倒塌模式,才能最大限度地保障人民生命财产安全。通过引入等效受压斜撑宏观模型,分析并建立了圈梁-构造柱与砖墙体之间的传力路径以及相互作用,探讨约束砖墙体在平面内地震作用下的两种倒塌机制及其计算方法,提出反映圈梁-构造柱对砖墙约束能力的约束因子和反映砖墙抗地震倒塌能力的抗倒塌指标概念,最后建议了提高圈梁-构造柱约束砖砌体房屋抗地震倒塌能力和实现合理倒塌模式的若干基本措施。     

带底部薄弱层住宅结构抗震设计

结合工程实例,在7度地震区底层高度为6.6m的8层板式住宅的底层及房屋两端适当布置抗震墙,形成竖向非连续框架-抗震墙结构体系.对该结构体系进行了多遇地震作用下的抗震性能计算评估和罕遇地震作用下的弹塑性时程分析.计算分析结果表明,采用该框-墙结构体系有效提高了结构底层的侧向刚度和房屋的整体抗扭刚度,消除了结构底部薄弱层,改善了结构的抗震性能,可满足规范规定的三水准抗震设防要求.     

考虑巨震的四级地震设防水平一致风险导向定义与决策分析

防止结构倒塌、保障生命安全是确定抗震设防标准的首要目标。抗震设防水准的决策应该从只考虑地震危险性的“一致危险”原则向考虑地震危险性区域差异和工程结构抗倒塌能力不确定性的“一致风险”原则过渡。新颁布的第五代地震动参数区划图已提出第四级设防水准“极罕遇地震”（或“巨震”）,但是现行抗震设计规范仍然采用三水准设防原则,抗震设计从当前的三水准设防原则向四水准设防原则转变已成为当前工程界迫切需要解决的问题,但是目前各国对巨震的定义还比较混乱。该文阐述四级地震设防水平决策的风险导向原理,提出确定风险导向地震设防水平的解析方法。针对我国大陆地区的地震环境和抗震设防情况,给出目标倒塌风险以及相应于巨震、大震和中震的目标条件倒塌概率的建议值。采用这些建议值以及地震危险性参数的简化确定方法,初步计算并得到了相应于四级地震设防水准的风险导向地震动参数PGA值。通过与我国现行抗震设计规范、最新版地震动参数区划图和我国学者对各级设防水准地震定义的PGA值进行对比分析,发现该文得到的巨震PGA值大于最新版地震动参数区划图定义的巨震PGA值,而小震、中震和大震的PGA值则小于我国现行抗震设计规范规定的PGA值。     

半刚性框架-屈曲约束钢板剪力墙结构振动台试验研究

为研究半刚性框架-钢板剪力墙结构的抗震性能,进行了1个缩尺比为1/3的单跨4层钢框架-屈曲约束钢板剪力墙的振动台试验。试验采用模拟地震动的方法,选取El Centro波、Taft波和一条人工合成波,分析在7度多遇至9度罕遇共计8个水平地震作用工况下结构的动力特性和动力响应。研究结果表明：在多遇地震作用下,结构无明显塑性变形;罕遇地震作用时,1、3层墙板大部分区格形成拉力带。随着地震激励的增大,结构刚度逐渐退化,9度罕遇地震输入后结构抗侧刚度最大降幅仅为12%;屈曲约束钢板墙作为第一道抗震设防防线,率先进入弹塑性工作阶段,吸收耗散地震能量,避免框架发生破坏;在多遇及罕遇地震作用下结构的层间位移角分别为1/476和1/68,均满足我国现行抗震规范对层间位移角限值的规定。结构整体表现出优异的抗震性能,满足我国“两阶段,三水准”抗震设防要求。     

框架连续倒塌非线性有限元实用分析法

钢筋混凝土框架结构连续倒塌的分析涉及到砼开裂、混凝土和钢筋的材料非线性、结构的几何非线性等因素,目前通用的有限元分析软件尚不能对此进行有效的计算。本文考虑了材料非线性及P-△效应,采用塑性铰假设,设定了倒塌判定条件,用FORTRAN90编写静力非线性有限元分析程序,对钢筋混凝土框架结构进行了倒塌分析。     

基于性能设计方法在超限高层抗连续倒塌设计应用

我国抗震设计规范提出"小震不坏、中震可修、大震不倒"的设防目标,其中,"中震可修、大震不倒"的第二、第三水准设防目标,主要是采用经验调整系数及构造加强措施来实现,缺乏定量的计算分析。本文应用基于性能抗震设计的方法,采用静力非线性有限元倒塌计算原理,分析框架结构在大震作用下的破坏机理,对结构"大震不倒"进行定量分析,确保结构实现抗倒塌的设计目标。并结合一个超限高层实例,验证倒塌计算结果与振动台实验结果的相符性。