复杂结构在重复地震序列作用下的损伤性能研究

为了研究复杂结构在多序列地震作用下的累积损伤效应,针对一实际建筑——法门寺合十舍利塔进行了重复地震作用下的弹塑性时程分析,分别采用基于位移和基于Park-Ang损伤模型的指标分析结构在多重地震序列下的损伤累积效应。研究结果表明:基于位移的单参数损伤指标无法较真实地反映结构在重复地震下的累积损伤效应,而基于位移和能量组合的Park-Ang损伤模型指标能较为合理地反映结构的这种累积效应;前次地震作用产生的残余变形对结构在后续地震中的响应有很大的影响,因此计算有损结构的损伤指数时,应考虑结构的初始残余变形对损伤指数的影响。     

主余震序列作用对剪力墙结构动力响应影响分析

为了研究主余震序列作用对高层剪力墙结构动力响应的影响,以某超高层作为研究基础建立了其动力弹塑性分析模型,开展了相关研究工作。选取10个真实主余震序列作用事件,构造了14条主余震序列作用作为输入的地震荷载;以PGA、PGV、PGA/PGV等作为表征地震动强度的指标,计算了结构在主余震序列作用及仅主震作用下的结构塑性耗能、最大残余层间位移角的增量损伤比及Karl Pearson相关系数;分析了主余震序列作用下结构塑性耗能及最大残余层间位移角的特点和地震动强度指标与增量损伤比的相关性。结果表明,主余震序列作用加剧了结构损伤,其塑性耗能增量平均达24%～28%;主余震序列作用下结构最大残余层间位移角有可能增大,也有可能减少。基于塑性耗能的结构主余震增量损伤比与PGV、SED、S_I等速度相关的地震动强度表征指标均表现出了较强的相关性,可考虑作为选择和调整主余震序列作用地震波的指标;基于最大残余层间位移角的结构主余震增量损伤比则与地震动强度指标相关性较弱。     

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、基于承载能力、基于位移和延性等不同方法,评估了试验模型对应原型结构的抗震性能。结果表明：试验模型纵向在7度多遇地震、设防地震、罕遇地震作用下分别处于完好、轻微破坏和局部倒塌状态,不满足GB 50023—2009《建筑抗震鉴定标准》中对7度区A类建筑的抗震性能目标要求;罕遇地震作用下无筋砌体结构多发生薄弱层屈服破坏,整体结构延性很差,保证抗震墙面积率或楼层屈服强度系数是实现无筋砌体结构在罕遇地震作用下抗震性能目标的主要技术措施;采用基于位移的抗震性能评估方法可以客观地反映无筋砌体结构抗震性能随高宽比增大而降低的规律。     

考虑主余震效应的自复位支撑RC框架结构设计方法

自复位支撑集成耗能与复位能力,在地震作用下有效保护主体结构,消除残余变形。地震过后常伴有强度较大的余震发生,易加重累积损伤,导致结构发生更严重的破坏甚至倒塌。为此,提出了考虑主余震效应的自复位支撑RC框架结构设计方法,以结构损伤等效为原则,引入地震影响系数修正系数并给出建议取值。通过改变自复位支撑设计参数,对一支撑框架结构进行改进设计,并将其与初始结构抗震性能进行对比,验证了设计方法的可行性与合理性。结果表明：改进后结构在主余震作用下的残余位移更小,均值仅为0.05%,层间位移角较初始结构明显减小,加速度响应较初始结构减小12.7%～29.4%。随着地震强度增大,结构在余震时期耗能增长的主要来源由结构阻尼变为支撑,说明强余震作用下,自复位支撑充分发挥耗能能力,避免结构发生倒塌。     

余震对单层网壳结构动力损伤累积效应的影响分析

为了研究余震作用对单层网壳结构动力性能的影响,基于材料的应变-损伤本构模型,建立考虑地震损伤累积效应的有限元分析模型.运用非线性动力弹塑性分析方法,对一K8型单层网壳结构进行考虑主震和余震共同作用的动力损伤分析.结果表明:当主震为小震、中震或大震时,较小余震作用对结构动力性能影响可以忽略;而主震为强震时,余震对结构动力性能影响显著,结构可能在较小余震作用下发生局部动力失稳或整体倒塌现象.本文成果可为单层网壳结构抗震设计、评估与震后修复提供参考.     

主余震序列作用下屈曲约束支撑框架易损性分析

主震引发的多次强余震可能导致屈曲约束支撑(BRB)在地震作用下发生疲劳破坏。BRB突然失效可能使主震引起的微小损伤加剧,引发结构倒塌。因此,有必要考虑余震对BRB构件和BRBF结构的影响。通过增量动力方法,对考虑BRB疲劳性能的屈曲约束支撑框架(BRBF)进行易损性分析,对比了在单独主震和主余震序列作用下BRBF结构的地震易损性差异。结果表明,在高强度主余震序列作用下,BRBF结构的失效概率显著增加,对其性能要求更高。此外,分别以峰值层间位移角和残余峰值层间位移角作为需求参数指标,对比分析了BRBF结构在主余震序列作用下的易损性差别。结果表明,以残余峰值层间位移角为参数指标时,对结构性能要求更严格。     

面向地震序列作用的抗震设计体系构建探讨

结合国内外抗震设计规范和结构累积损伤的研究成果,针对主震—余震型序列地震作用,构建了基于序列地震动计算方法和累积损伤综合指标的抗震设计体系,可供结构抗震设计工作参考。     

主余震序列作用下钢筋混凝土框架结构损伤分析

一次强震过后通常伴有多次余震发生。由于主震和其后续余震之间的间隔时间较短,使得主震损伤结构未能得到及时修复而进一步遭受余震作用,产生“二次损伤”。为此,以一栋5层按我国相关设计规范设计的钢筋混凝土框架结构为研究对象,对主余震序列对结构造成累积损伤及余震对结构造成的增量损伤进行了研究。选取75条真实主震及其余震记录构成序列型地震动输入。同时,采用真实主余震序列中的主震记录,分别采用重复法和随机法两种人工余震构造方法,构造两组人工主余震序列作为地震输入。采用改进的Park-Ang损伤指数作为结构损伤指标,对结构在主震及其在真实和人工主余震序列作用的损伤进行计算,并对余震产生的结构增量损伤进行评估。进一步以峰值加速度、谱加速度、Arias强度作为主震和余震强度参数,研究了余震与主震强度比与余震增量损伤之间的相互关系。分析结果表明：基于随机法的人工主余震序列会对结构造成最显著的增量损伤;采用余震和主震强度比可以较好地预测余震增量损伤的显著性。     

考虑损伤累积的两次续发地震作用下钢筋混凝土#br# 框架结构整体损伤评估

针对结构整体损伤的评估,文中采用一个新的损伤模型即Ebrahimian模型,该模型只需提取相应的工程需求参数,如层间位移角等,即可计算结构的整体累积损伤。为验证该损伤模型的有效性,通过采用该损伤模型和应用较广泛的改进的Park损伤模型,研究分别在一次单一地震和两次续发地震作用下结构的损伤并进行比较,并以6层3跨RC框架结构为算例,分别针对2种单一地震工况和4种两次续发地震工况计算结构的损伤。研究结果表明：采用Ebrahimian损伤模型选取的参数较少,计算简便,由该模型计算的结构整体损伤变化趋势与改进的Park损伤模型相近,说明该模型可以较好地描述结构的整体损伤。与一次单一地震作用相比,两次续发地震作用下RC框架结构累积损伤效应明显,损伤水平显著提高。因此,在结构抗震分析设计中,有必要考虑可能的余震作用的影响。     

砌体结构加固及加层隔震模型的非线性数值模拟

研究砌体结构采用外套预制钢筋混凝土墙板加固以及加层隔震后结构在大震作用下的非线性动力响应。基于通用大型有限元软件ABAQUS建立砌体结构模型、加固结构模型以及加层隔震模型,对这些模型进行大震作用下的动力弹塑性分析。计算结果表明,在大震作用下加固结构较原结构的砌体部分承担的地震响应大大减小,非线性损伤也大大减轻,基底剪力大部分由外套结构承担;加层隔震不但不会加大原有结构的地震作用,反而会削弱下部结构的地震作用,进一步减轻砌体部分的非线性损伤。通过分析表明,砌体结构采用外套预制钢筋混凝土墙板加固技术减轻地震响应和损伤,可以取得良好的加固效果,加层隔震后的加固效果更好,文中提出的加固方法具有良好的应用前景。     

多塔斜拉桥在主震-余震序列波下地震位移研究北大核心

桥梁等结构在遭受地震时,总是会历经前震、主震与余震等一系列地震波动。余震的存在可能会使结构的地震需求超过主震时期,可以说余震对于结构安全有着不可忽略的影响。建立有限元模型,对常规摩擦支座的减隔振体系桥梁结构输入主震-余震序列波,得到墩梁相对位移时程,通过对比分析结构在主震作用下、在余震单独作用下以及在主震-余震序列波作用下支座位移之间的差别,来研究强余震对结构位移峰值以及残余位移的影响。分析研究表明:强余震在很大程度上影响了结构的位移峰值以及残余位移,在抗震设计中余震的作用是不可忽视的,在地震波输入时,应当考虑主震余震序列波。     

多塔斜拉桥在主震-余震序列波下地震位移研究

桥梁等结构在遭受地震时,总是会历经前震、主震与余震等一系列地震波动。余震的存在可能会使结构的地震需求超过主震时期,可以说余震对于结构安全有着不可忽略的影响。建立有限元模型,对常规摩擦支座的减隔振体系桥梁结构输入主震-余震序列波,得到墩梁相对位移时程,通过对比分析结构在主震作用下、在余震单独作用下以及在主震-余震序列波作用下支座位移之间的差别,来研究强余震对结构位移峰值以及残余位移的影响。分析研究表明:强余震在很大程度上影响了结构的位移峰值以及残余位移,在抗震设计中余震的作用是不可忽视的,在地震波输入时,应当考虑主震余震序列波。     

三层足尺分层装配支撑钢框架结构的振动台试验研究

为探究分层装配支撑钢框架体系在真实地震动力作用下的响应与性能,以某3层足尺房屋钢框架结构为研究对象,输入不同水准下的3条地震波进行振动台试验,分析了结构动力分步损伤行为、主（余）震层间变形、残余位移响应及其柔性支撑的可修复性。研究结果表明,结构满足我国规范对于抗震安全性的要求。在罕遇地震作用下,结构损伤集中于柔性支撑而主框架基本保持弹性,表现出损伤控制的特征,且震后基本无残余位移。未对支撑进行修复的结构在余震作用下的位移响应有所放大,但对支撑进行简易修复之后,结构抗震性能基本完全恢复。在超大地震作用下,主框架作为第二道抗震防线发展局部塑性变形,但震后残余位移仍然很小。柔性支撑初始是否张紧对结构初始刚度和层间位移分布有较大影响。支撑在动力作用下的突然张紧对结构产生了冲击效应,而支撑的延性可有效缓解此效应的影响。研究总体表明分层装配支撑钢框架体系应用于低多层建筑时具有优良的抗震性能与震后可恢复性。     

主余震序列作用下结构损伤性能研究现状综述

一次地震中包含大量余震,研究余震造成的损伤对结构抗震性能的合理安全评估具有重大意义。文章总结目前研究结论,从输入地震序列、结构增量损伤、地震易损性分析和不利主余震序列四个角度出发,对主余震序列作用下结构的损伤量化分析与性能状态变化研究现状展开综述,简述了分析过程使用的方法和发展过程,对该研究中可进一步完善之处进行讨论,为主余震序列研究工作提供参考。     

钢筋混凝土框架结构的损伤状态相关余震易损性分析

一次主震过后通常伴有多次余震发生,由于主、余震间隔时间较短,主震损伤结构通常要遭受进一步的余震作用.为了评估震损结构的余震安全,提出了一种损伤状态相关的余震易损性分析方法.该方法采用有限次整体调幅的主余震序列作为输入,利用Park-Ang指数描述结构在主余震序列作用下的主震损伤和累积损伤,基于logistic回归方法生...     

砌体结构外套预制钢筋混凝土墙板加固及隔震加层振动台试验研究

为研究砌体结构外套预制钢筋混凝土墙板加固技术的加固效果,并探讨在其顶部隔震加层的可行性,进行了3个相似比为1/4模型的振动台对比试验, 模型分别是加固砌体结构模型、加固后加层非隔震结构模型和加固后加层隔震结构模型。试验测试了模型结构的动力特性及其在不同地震作用下的动力响应,为了分析结构震损后的动力响应,在试验模型经历罕遇地震作用下的损伤后又继续进行不同水准地震输入试验。试验结果表明：加层非隔震结构的上部钢框架鞭稍效应非常明显;加层隔震结构有效延长了结构自振周期,增大了结构阻尼比。加层隔震结构既有效降低了下部砌体结构的地震响应又降低了上部钢框架的地震响应,其加固效果和抗震性能优越。同时,震损后加层隔震结构的隔震效果明显降低,下部砌体的加速度反应可能大于加固结构和加层非隔震结构,建议在设计时充分考虑这种不利影响。     

无筋砌体结构等效框架模型的有效性验证研究

等效框架模型兼具了高计算效率与高计算精度的优点,是目前世界上抗震性能评估研究与工程领域使用最广泛的砌体结构建模工具。文中介绍了无筋砌体结构等效框架模型在有限元软件OpenSees中的实现,并以帕维亚大学1、2层、足尺无筋砌体结构原型地震试验为研究对象,对其有效性进行验证。结果表明,计算pushover曲线与试验数据符合较好,文中的等效框架模型能够有效模拟无筋砌体结构的整体地震响应。     

地震序列下拉索模数伸缩缝联间限位分析

主震作用下桥梁结构可能已发生联间相对变位,强余震作用将进一步加剧桥梁上部结构的碰撞或落梁灾害,以某连续梁桥为例进行地震序列分析,并对比有无拉索模数伸缩缝两种情况下的地震响应,结果表明:拉索模数伸缩缝能够有效限制主余震各阶段联间相对位移,对避免主震后产生联间残余位移的桥梁结构在强余震作用下发生碰撞、落梁具有重要意义;同时,拉索模数伸缩缝使桥梁各联间协同作用,从而墩梁相对位移得到相应的控制,桥墩受力亦有所改善。     

既有多层砌体结构教学楼隔震加固设计

为研究隔震技术加固砌体结构房屋的可行性及适用性，以一栋层数和高度均超限的既有多层砌体结构教学楼为对象，详细介绍隔震加固设计全过程，并利用软件ETABS对隔震加固后的结构进行分析。结果表明，隔震加固后，砌体结构的自振周期明显延长，地震响应显著降低；变形集中于隔震层，隔震层以上结构层间位移角在设防地震作用下远小于2倍弹性层间位移角限值，在罕遇地震作用下远小于4倍弹性层间位移角限值，满足了预定的抗震性能目标；隔震支座的水平位移和拉/压应力也远小于规范限值。隔震层以上结构X、Y向减震系数最大值分别为0.301和0.379,均小于0.4,结构构造措施可按比设防烈度降低一度确定，解决了结构层数和高度超限问题。     

设置填充墙的框架结构试验研究与模拟分析

通过一幢20世纪70年代末建于8度地震设防区的砌体填充墙框架结构的模拟地震振动台试验,得到其破坏形态与过程,并与有限元分析进行对比。利用获得的较准确的有限元模型,进一步分析纯框架结构、设有砌体填充墙框架结构、设有钢筋混凝土填充墙框架结构在不同地震作用下的位移、层间位移角、层剪力等参数。结果表明:均匀填充少量砌体墙后,结构动力响应与纯框架结构较为接近,可在计算中忽略砌体墙的影响;填充少量钢筋混凝土墙后,结构自振周期明显缩短,结构位移响应减小,钢筋混凝土填充墙的影响不可忽略;合理增设钢筋混凝土填充墙是框架结构抗震加固有效方法之一。