主余震序列地震作用下一级抗震预应力型钢混凝土空腹桁架转换层框架结构抗震性能研究

基于"三道防线抗震设防"的设计方法,以2榀8度(0.2g)设防区的上抬层数不同的一级抗震预应力型钢混凝土(PSRC)空腹桁架转换层框架结构为研究对象,完成了罕遇烈度水准下不同余震主震强度比■的系列弹塑性时程分析。然后,通过层间位移角、转动能力需求比和损伤指数等多个性能指标,对构件、防线以及结构整体等不同层次的抗震性能和损伤状况进行研究。结果表明:在主震及主余震序列地震作用下,结构均未发生整体破坏,当余震较强时,以损伤指数计算的个别上抬框架梁出现局部破坏;结构后续两道防线的损伤明显小于第一道防线,形成主要以第一道防线内梁铰耗能的"梁柱混合出铰机制","三道防线抗震设防"的设计原则得以实现;余震作用下,结构的整体损伤指数显著增加,且"二次损伤"明显;较大余震下,转换柱出铰普遍,甚至出现"层侧移机制",应加强转换柱柱端弯矩增大措施。     

竖向及水平地震作用下PSRC空腹桁架转换结构抗震性能分析

在"强转换"设计原则的基础上,提出预应力型钢混凝土(简称PSRC)空腹桁架转换层框架结构多道防线的划分和内力调整的具体方法:空腹桁架下弦梁和转换柱为最后一道防线;其次是转换层桁架中腹杆、上弦梁以及与其相连的上层框架柱;首道防线是转换层其他上抬框架梁柱。采用OpenSEES软件建立多榀有限元算例模型,进行水平与竖向地震共同作用下的弹塑性时程分析,研究其抗震性能以及竖向水平分量变化(V/H=0、0.65、1.2)产生的影响。研究结果表明:在罕遇及极罕遇地震水准下(V/H=0.65),结构可以避免整体和局部破坏,结构形成以上抬框架梁为主的混合耗能机制,总体实现了多道防线设防的设计思想。随着地震动竖向分量的增加,其影响主要表现在桁架下弦挠度显著增加,当竖向地震动较大时,其对上抬构件内力的附加影响应予以考虑。     

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。     

密肋壁板结构分灾抗震设计

结构分灾抗震设计是基于性能抗震设计的一种实用设计方法。根据密肋壁板结构"砌块-框格-外框"分阶段释放地震能量的破坏模式,将分灾设计理论应用于结构的抗震设计之中,提出填充砌块作为结构的第一道分灾防线,框格作为结构的第二道分灾防线,而外框架及连接加强措施是结构体系的第三道防线的抗震分灾设计模型。以此为依据,对密肋壁板结构的三阶段分灾设计方法进行探讨。     

框支短肢剪力墙结构中斜柱转换结构抗震试验研究

通过对两榀框支短肢剪力墙斜柱转换结构在竖向荷载及水平低周反复荷载共同作用下的拟静力试验,分析了试件的应力分布状态、破坏形态、荷载传递规律以及转换梁的受力性能和试件的抗震性能。试验结果表明,斜柱式转换结构受力特点类似于一个简单桁架,转换层上层传力梁强度和刚度对转换梁性能有重要的影响,设计合理的框支短肢剪力墙-斜柱转换结构具有较好的延性,可以形成多道抗震防线,从而获得较好的抗震性能。     

框支短肢剪力墙斜柱式转换结构抗震性能试验研究

针对框支短肢剪力墙斜柱式转换结构的抗震性能,开展了3榀斜柱式转换和1榀梁式转换试件在竖向荷载和低周水平反复荷载共同作用下的拟静力试验,对其破坏形态、承载力、滞回性能和位移延性等进行了较为系统的研究。研究表明,转换层上部短肢剪力墙肢厚比对转换梁的受力性能有重要影响;设计合理的框支短肢剪力墙斜柱式转换层结构具有较好的延性,能够形成多道抗震防线,进而获得良好的抗震性能。     

支撑形式对钢框架结构抗震性能影响

钢结构框架类型,按其抗侧力体系可以分为:纯框架(UBF)、中心支撑框架(CBF)和偏心支撑框架(EBF)。纯框架具有较好的延性,刚度较小,往往满足了抗震变形要求;支撑框架刚度较大,具有两道纯抗震防线,适应于抗震设防较高的地区。通过有限元软件ANSYS对6层框架进行动力分析,比较这三种框架的抗震性能。由分析可知,支撑框架能较好地控制结构变形。     

框剪结构二道防线调整方法探讨

在框剪结构的抗震设计中,需要对作为二道防线的框架部分进行内力调整。本文介绍现有的框剪结构二道防线调整方法,选取实际工程,对比了我国《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)、美国规范UBC 97及中震弹塑性调整三种方法之间的差异,结合框剪结构的变形特点给出了调整建议;同时考察了我国《建筑抗震设计规范》调整方法对梁柱配筋量的影响,结果显示该调整对梁配筋影响大于对柱配筋的影响,整个结构趋于"强梁弱柱"方向发展,与强柱弱梁思想相违背。     

中高层生态复合墙体中的多道抗震防线研究

中高层生态复合墙混合结构体系是一种生态环保、节能节地、耗能减震、能够快速建造的新型建筑结构体系,主要由预制的生态复合墙板、混凝土竖向约束构件、暗梁及楼板装配现浇而成。以带边框墙体的抗震性能试验研究为基础,分析得出墙体具有多道抗震防线即"砌块—框格—竖向约束构件";并利用数值软件ABAQUS对各道防线影响因素进行扩展分析,分别研究:第1道防线不同内填砌块对其的影响;第2道抗震防线中肋梁尺寸、肋柱尺寸、肋梁配筋、肋柱配筋对其的影响;第3道防线中竖向约束构件配筋对其的影响。研究表明:砌块、框格结构及竖向约束构件三道不同防线之间相对强度、相对刚度的匹配是三道抗震设防实现的有效保证;中高层生态复合墙混合结构三道防线的具体形式可以根据结构不同性能水准的高低,或者具体设计要求因地制宜地选择,满足使用者的个性化要求。     

基于“伪弹塑性”分析的双重抗震防线设计方法

对理想的框架-核心筒结构双重抗震防线破坏模式进行剖析,提出"适度设防、合理破坏"的双重抗震防线控制目标,明确目标内涵的要点。提出一种"伪弹塑性"分析方法的思路和操作步骤,通过该方法可以得到框架-核心筒结构满足双重抗震防线性能的外框柱承载能力需求。基于此,提出"一种新的二道防线设计方法",该方法无需控制外框柱按照刚度分配的地震剪力比例,而是直接采用一种精确的截面和配筋设计方法即可实现二道防线的性能要求。最后通过一个案例初步验证了新方法的有效性。     

循环荷载作用下空腹式交错桁架钢结构抗震性能试验研究

为研究空腹式交错桁架结构体系的抗震性能,进行了1个5层空腹式交错桁架钢结构1/3缩尺模型试验,研究了该结构体系在循环荷载作用下的抗震性能和破坏机理,并从滞回性能、刚度退化、结构延性、耗能能力及破坏模式等方面评价该结构体系的抗震性能。试验及分析结果表明:该结构具有承载能力高、变形能力较强、耗能能力好等优点,但其侧向刚度偏弱,各层层间位移延性角差别较大,结构沿高度方向侧向刚度分布不均匀。应力测试结果表明,该结构塑性铰开始形成于桁架腹杆,然后是桁架弦杆,最后在柱中形成塑性铰,地震能量主要通过桁架耗散,其破坏属于梁铰机制,满足强柱弱梁的抗震要求。     

自复位剪力墙的三水准抗震设防与四水准抗震设防对比研究

基于三水准抗震设防的传统结构虽已逐步控制了建筑倒塌和人员伤亡,但造成的经济损失和社会影响仍然巨大.可恢复功能结构体系震后修复成本较小,能够减少地震造成的经济损失.但三水准抗震设防由于其局限性无法充分体现可恢复功能结构的优越性,因此,前期提出了可恢复功能结构体系的四水准抗震设防目标:小震及中震不坏,大震可更换、可修复,巨...     

极罕遇地震作用下铅芯橡胶隔震支座基础隔震结构抗震性能研究

基础隔震结构在设计地震和罕遇地震作用下具有良好的抗震性能。随着GB 18036—2015《中国地震动参数区划图》引入了极罕遇地震作用，有必要探讨基础隔震结构在极罕遇地震作用下的抗震性能。以两自由度体系(简化模型)和多自由度体系(纤维模型)的铅芯橡胶隔震支座(LRB)基础隔震结构为研究对象，基于弹塑性时程分析的统计结果，分析并比较了设计、罕遇和极罕遇地震作用下上部结构屈服承载力(即降低上部结构抗震设防烈度)和LRB隔震支座力学性能参数对整个LRB基础隔震结构抗震性能的影响。分析结果表明：极罕遇地震作用下，采用降低抗震设防烈度的方式对隔震后的上部结构进行结构设计并不可取；为了保证在极罕遇地震作用下LRB基础隔震结构的上部结构和LRB隔震支座不发生破坏，应尽可能使用大直径和低橡胶剪切模量的LRB隔震支座；如何保证LRB基础隔震结构在设计地震和罕遇地震作用下的性能要求以及在极罕遇地震作用下的安全性能是一个具有挑战性的问题。     

带叠层桁架转换层高层建筑结构整体模型振动台试验研究

上海裕年国际商务大厦为带巨型叠层桁架转换层的高层建筑结构,属于复杂高层建筑结构。预应力混凝土叠层转换桁架的跨度和其所承受的竖向荷载均很大,是整个结构设计和施工的技术关键。为了研究该结构的整体抗震性能,进行了一个1:25 缩尺模型的振动台试验,研究了模型结构的动力特性,以El Centro波、Pasadena波和Shw2002波为输入地震波,分别按设防烈度7度多遇、基本、罕遇、超罕遇以及8度罕遇、超罕遇地震作用进行试验,研究了模型结构在各阶段地震作用下的加速度、位移和应变反应,以及结构的破坏形式和破坏机理。试验结果表明,模型结构能满足7度抗震设防的“小震不坏”和“大震不倒”的设计要求,8度超罕遇地震作用下结构仍不倒塌,结构具有良好的抗震性能。在7度多遇、基本以及罕遇地震作用下,预应力混凝土叠层转换桁架基本处于弹性状态。图15表4参7     

迭层空腹桁架转换层结构拟动力地震反应试验研究

结合一实际工程进行了预应力部分型钢混凝土迭层空腹桁架转换层结构的拟动力地震反应试验研究 ,并对其进行了弹塑性动力分析 ,与实测曲线作了比较 ,二者符合良好。最后对该类转换层结构提出了一些设计建议     

无筋砌体结构多层住宅振动台试验与抗震性能评估

目前,我国城镇大量砌体结构老旧多层住宅面临抗震加固、功能提升等需求.为研究该类结构的抗震性能,进行一个5层无筋砌体结构模型的模拟地震振动台试验,测试分析了 7度多遇地震、设防地震、罕遇地震作用下的裂缝损伤发展状况以及楼层加速度、位移、自振频率、阻尼等变化规律.同时,进行非线性有限元分析,并用基于抗震鉴定标准、基于承载能...     

低周反复荷载作用下交错桁架钢结构抗震性能试验研究与分析

进行了1∶8缩尺比例钢结构交错桁架的低周反复荷载试验,深入研究了钢结构交错桁架结构的屈服荷载、最大荷载、极限荷载、滞回曲线、骨架曲线及位移延性和耗能能力等抗震性能。通过建立考虑材料非线性和几何非线性影响的有限元模型对试验模型进行模拟分析,规律方面基本吻合。采用有限元方法分析了不同结构高度、桁架形式、底层桁架落地布置、结构空腹节间距、结构高宽比以及桁架跨高比对钢结构交错桁架结构抗震性能的影响。研究表明:桁架落地混合式交错桁架结构的位移延性系数和能量耗散系数比桁架不落地式的分别高9%和17%;随着结构高度增大,空腹节间距增大、高宽比增大和跨高比的减小,钢结构交错桁架结构的抗震性能均有所降低。最后给出了交错桁架结构相应参数的合理取值范围和设计建议,可供工程设计参考。     

框架结构基于性能的抗震设防目标和性能指标的量化

针对我国现行抗震规范中,地震作用水平从多遇地震到罕遇地震的超越概率相差较大的现状,提出中小震的地震作用水平,取其50年内的超越概率为40%;对结构性能水平进行细化,划分"五档"性能水平,结合4个地震作用水平,建立14个结构抗震性能目标和"四水准"的抗震设防目标.在统计分析国内外215个钢筋混凝土框架(柱)试验数据的基础上,建立结构在地震作用下处于暂时使用和修复后使用性能水平的量化指标.通过算例,对3种不同高度的规则框架分别按照小震和中小震进行抗震没计,并进行反应谱法和时程分析,结果表明按现行规范"小震不坏"进行设计的结构,不一定能保证"中震可修",而按照"中小震"进行结构抗震设计,可以保证"中震可修".     

大跨度叠层空腹桁架整体转换结构模型受力与抗震性能试验研究

以实际工程为背景,设计了两榀1/8缩尺的大跨度叠层空腹桁架转换结构模型。其中一榀模型为普通钢筋混凝土结构,另一榀模型在底部转换梁施加了预应力,并在底部转换梁及部分杆件采用了钢骨混凝土。本文介绍了两榀模型在竖向加载及拟动力水平加载下的受力性能、抗震性能和破坏机理,并就两榀转换结构模型的受力与抗震性能进行了对比分析。试验结果表明,该种转换结构不论在竖向还是水平地震作用下,其整体工作性能良好,具有足够的竖向承载力,可以实现延性破坏模式,采用部分钢骨混凝土的模型抗震性能更为优越;在底部转换梁中施加了预应力的模型,可以有效改善转换结构的刚度和抗裂性能。     

华电集团华中总部基地主楼抗震性能设计

华电集团华中总部基地主楼的两个塔楼在顶部8层(47~54层)连为一体,为"门"形复杂连体超限高层建筑。结构存在楼板不连续、刚度和承载力突变、构件间断、局部不规则等5项不规则项。对主楼进行了抗震性能分析,确定了结构构件抗震性能目标。对主楼进行了小震静力弹性和弹性时程分析、中震和大震等效弹性分析及大震弹塑性时程分析,重点对比了单塔模型与整体模型统计的力学和变形指标的差异、加强层及连体桁架屈服情况,验算了墙肢受力状态,并根据分析结果采取相应的抗震措施,抗震性能达到预期的性能目标C类要求。最后针对地下室顶板开大洞、连体层楼板受力性能、结构抗连续倒塌等做了专门的计算分析与构造设计,结果满足要求。