不同弯矩增大系数钢筋混凝土框架结构地震易损性分析

设计3个不同柱端弯矩增大系数的钢筋混凝土框架结构模型,考虑结构材料、荷载及地震动参数的随机性,分别对其进行随机增量动力分析(IDA),以地震峰值加速度(a pg)作为地震动强度指标,结构的顶点最大位移角θmax作为结构的反应参数,得到各结构模型的IDA曲线。在IDA分析的基础上,对各结构模型进行地震需求概率分析,通过定义4个抗震性能水平,对各模型进行随机pushover分析,确定各性能水平的限值,分别对各结构模型进行易损性分析,得出各结构的地震易损性曲线。计算分析结果表明:弯矩增大系数的取值对结构的易损性有一定的影响,其取值越大时,结构在地震作用下倒塌的概率越小;在一定的范围内(0.2g≤a pg≤1.0g),当结构的塑性程度发展越大时,提高弯矩增大系数对结构抗震性能的贡献越明显;建议规范修订时可适当增加柱端弯矩增大系数的取值。     

柱端弯矩增大系数取值对RC框架结构抗震性能影响的评估

增大柱端抗弯承载力是抗震“能力设计”的关键措施之一,它可以导致钢筋混凝土框架结构形成梁铰型有利的耗能机构。评估不同柱端弯矩增大系数(0.8￣2.4)下钢筋混凝土框架结构的抗震性能。首先采用可靠度理论分析框架结构单节点“强柱弱梁”设计的失效概率;然后,考虑主要影响梁柱强弱的设计参数和地震加速度峰值的随机性,以3层和6层框架结构为分析对象,采用蒙特卡罗模拟分析结构楼层和整体形成“柱铰机构”的抗震位移需求超越位移能力的概率,分析结果表明柱端弯矩增大系数大于2.0,框架结构才能达到可以接受的形成“柱铰机构”概率;最后,以6层确定性框架结构为例,通过增量动力分析建立能有效评估柱端弯矩增大系数的易损性曲线。     

基于IDA方法的钢筋混凝土框架结构地震易损性分析

采用SAP2000结构分析软件,选取12条地震动记录,对7个RC框架结构进行基于增量动力分析方法(IDA)的地震易损性分析。对地震动强度参数PGA和S_a(T_1,5%)的有效性进行了对比,选取离散性小的参数绘制地震易损性曲线,并分析了混凝土强度和轴压比对RC框架结构地震易损性的影响。结果表明:以S_a(T_1,5%)作为地震动强度指标绘制的IDA曲线离散性较小;随着地震动的增强,IDA曲线的斜率逐渐减小,曲线的离散性越来越大。结构很容易超越小震不坏的弹性阶段,并且抗倒塌能力较强。混凝土强度越高,结构在地震作用下越不容易发生破坏;轴压比越大,结构在地震作用下越容易发生破坏。分析结构的地震易损性可以为地震灾害评估提供依据。     

钢筋混凝土框架结构地震易损性分析

为评估按我国现行规范设计的钢筋混凝土框架结构的地震易损性,将钢筋混凝土框架结构的抗震性能划分为四个等级,采用构件端部的塑性转角和结构层间位移角作为性能指标分别从构件层次和楼层层次对抗震性能等级进行量化。考虑地震动的随机性和结构材料强度的随机性,对285 600个结构——地震动随机样本进行弹塑性动力时程分析,形成易损性曲线,研究设防烈度、结构高度、场地类别等因素对钢筋混凝土框架结构地震易损性的影响。结果表明,层数越多,场地特征周期越长,结构在各性能水平的超越概率越大。最后,根据易损性分析结果,对多水准的抗震性能目标进行了分析,为基于性能的抗震设计提供参考。     

基于增量动力分析的既有高层剪力墙结构地震易损性研究

本文基于增量动力分析(IDA)方法,对某既有高层剪力墙住宅的抗震性能进行了研究.通过IDA分析,得到了结构在不同地震动强度下的最大层间位移角分布,通过该结构五个性能水准/极限状态下的位移角限值,得到了结构各极限状态的超越概率曲线和结构在多遇地震、设防地震、罕遇地震作用下达到各极限状态的地震易损性矩阵.结合地震危险性分析,对结构达到各极限状态的损伤风险进行了评估.结果表明,本结构可满足"小震不坏、中震可修、大震不倒"的抗震设防目标,抗震性能良好;基于IDA方法对结构进行地震易损性分析,可给出既有高层建筑结构地震损伤风险的定量评价结果,是既有高层建筑结构抗震性能评估的有效手段.     

增量动力分析法在预压装配式PC框架结构中的应用

为考察预压装配式PC框架结构的抗震性能,本文采用增量动力分析(IDA)来考虑地震动的不确定性,以工程中常用的最大层间位移角作为结构性能参数、地面峰值加速度作为地震动强度参数,利用有限元软件SAP2000建模,并采用非线性LINK单元模拟塑性铰的方式考虑结构构件的非线性属性,通过对某7层预压装配式PC框架进行IDA分析,得到一系列IDA曲线,然后对这些曲线进行汇总分析得到该结构概率分位值为16%,50%和84%的IDA曲线,并确定各曲线上对应的极限状态点。把IDA方法引入到地震易损性原理中,得到该结构的地震易损性曲线,并对结构的易损性进行了分析和评估。通过对本文算例的分析,可以为增量动力分析以及地震易损性分析在同类结构中的应用提供参考。     

基于梁铰机制的柱端弯矩增强措施研究

汶川地震中钢筋混凝土框架结构塑性铰普遍出现在柱端,该震害现象促使我国抗震规范在2010版提高了"强柱弱梁"措施。新的柱端弯矩增大系数取值对一、二抗震等级而言与已有研究结果相近,但低烈度区、三级抗震的取值仍缺乏依据。该文按现行中国规范设计5个位于Ⅱ类场地的不同设防烈度分区、不同抗震等级的规则钢筋混凝土平面框架,讨论现浇板钢筋、梁下部纵筋等对"强柱弱梁"措施的影响规律。以强震下除底层柱下端外其他柱截面纵筋不屈服的梁铰机制为原则建立非线性计算模型,对每个框架分别输入30条符合要求的地震波,在OpenSees平台上对5个框架进行罕遇地震下的非线性反应分析,并对柱端弯矩增大系数需求进行统计分析。结果表明,对于7度区三级抗震框架的柱端弯矩增大系数,抗震规范取1.3明显不足,建议提高其取值,并同时附加将中间节点处绝对值较小的梁端负弯矩取为零的计算原则;8度区二级框架、9度区一级框架的柱端弯矩增大系数需求的统计结果较规范取值偏大得相对较少。基于梁端实际配筋和材料强度标准值的柱端弯矩增大系数需求的统计特征值离散性更小、沿楼层变化不大,同时其已包含板钢筋的贡献,是相对更好的"强柱弱梁"措施形式,此时抗震规范的一、二抗震等级的弯矩增大系数仍有待提高。     

型钢区域约束混凝土柱抗震性能试验研究及CDP模型参数分析

通过一剪跨比为3.43的型钢区域约束混凝土柱的试验研究和有限元模拟分析对其抗震性能进行了研究,研究表明:高轴向压力下型钢区域约束混凝土柱抗震性能良好。同时,补充分析了11个有限元模型,研究了膨胀角、粘性系数及受压损伤对型钢区域约束混凝土柱有限元模型抗震性能的影响。分析表明:膨胀角取值越小,水平承载力越低、割线刚度越小、等效粘滞阻尼系数越大;粘性系数取值较小时模型不易收敛,取值较大时模拟结果与试验结果差异较大;混凝土损伤取值越小(βc越大),模型水平承载力越大,割线刚度越大,水平加载位移较小时βc取值对模型的等效粘滞阻尼系数影响不大,水平加载位移达一定值后βc取值越小,等效粘滞阻尼系数随加载水平位移增大而增大的幅度越快。     

抗震钢筋混凝土框架底层柱底截面弯矩增强系数合理取值的讨论

以我国 8度区 (设计基本地震加速度 0 2 g)二级抗震钢筋混凝土框架结构为例 ,选取底层柱底截面的三档弯矩增强系数与上部各层柱端抗弯能力的两档增强措施相组合 ,设计出 6榀典型平面框架 ;再以采用单分量模型和改进武田滞回模型的杆系结构弹塑性动力反应分析程序PL AFJD对这些框架依次进行了相当于罕遇地震水准的 4条地面运动输入下的地震反应分析。分析结果初步表明 ,要使结构全面满足抗震设计要求 ,底层柱下端截面弯矩增强系数的取值应与上部各层柱的增强措施相匹配 ;修订后规范 8度区二级抗震等级框架上部各层柱的增强措施与修订前相比虽已有提高 ,但提高幅度尚嫌不足 ;底层柱底增强系数也宜在修订后规范取值 1 2 5的基础上适度提高     

基于IDA的阀厅结构地震易损性分析

尽管近年来大型换流站阀厅结构越建越多,但是对阀厅结构的易损性研究仍十分缺乏。考虑到大型换流站阀厅结构在电力系统中的重要性,对这类结构易损性开展深入地研究是十分必要的。在数值模型正确性得到验证基础上,对阀厅结构开展在不同类型地震动作用下的增量动力分析(IDA),基于增量动力分析结果建立阀厅结构处于不同破坏状态的地震易损性曲线。研究结果表明当地震动峰值加速度小于0.5g时,阀厅结构刚度降幅比较缓慢,而随着峰值加速度增大,其刚度降幅逐渐增快。由地震易损性曲线可知,在罕遇地震作用下阀厅结构处于不同破坏状态的超越概率均小于5%,该阀厅结构抗震设计满足要求并具有较大安全储备。     

Seismic capacity assessment of postmainshock damaged containment structures using nonlinear incremental dynamic analysis

This paper investigates the structural performance and seismic capacity of the postmainshock damaged containment structure through the incremental dynamic analysis (IDA). To evaluate the seismic capacity with minimum uncertainty, the damage measure (DM) and intensity measure (IM) for IDA curves are selected in term of the coefficient of variation. The IDA using mainshock records is implemented to examine the seismic damage process of a containment structure and determine key damage states. The static cyclic loading analysis and aftershock IDA are also conducted on mainshock‐damaged containment structures to investigate the effect of initial damage states on the dynamic characteristics of structures. Finally, based on IDA results, limit states of a containment structure are defined using a generalized multidimensional limit‐state function that allows considering the dependence between the mainshock‐damaged level and residual seismic capacity. These proposed bidimensional limit‐state functions can be used in the fragility analysis and risk assessment of containment structures under mainshock–aftershock, which can improve the accuracy of seismic assessment.     

基于试验的大跨异形钢连廊连体结构地震易损性分析

为研究大跨异形钢连廊连体结构的地震易损性,以某实际工程为研究背景,首先分别定义连体结构中的框架剪力墙结构、橡胶支座端和预埋锚固端的极限状态与损伤指标,并采用有限元软件SAP2000建立分析模型。其次,根据结构所在的场地条件,选取了24条地震动记录,并对结构进行三向地震激励下的增量动力分析。在此基础上,以最大层间位移角、橡胶支座的剪切应变和预埋锚固端的损伤因子作为结构地震需求参数,以地面峰值加速度作为地震动强度参数,根据增量动力分析的结果,得到大跨异形钢连廊连体结构的地震易损性曲线。最后,采用振动台试验对易损性分析结果进行验证。结果表明：在8度罕遇地震时,主楼、附楼I、橡胶支座端及角钢预埋锚固端发生毁坏的超越概率分别为0.8%、0.3%、0及47.7%,整体结构发生毁坏的超越概率上界为48.4%,下界为47.7%。这说明用局部结构的地震易损性来评价整体结构的地震易损性是偏于不安全的。易损性分析结果也显示连体结构易发生损坏的部位依次是预埋锚固端、主楼、附楼I和橡胶支座端,这与振动台试验结果相同。建议在设计中加强连体结构的锚固端,保证其可靠连接。     

基于IDA的高面板堆石坝抗震性能评价

抗震性能分析能够有效估计结构在地震作用下的危险性,逐渐成为抗震安全性评价的重要方法,但由于结构的复杂性,该方法在面板堆石坝方面的应用还处于起步阶段。随着强震区大量高面板堆石坝的建设,这些高坝的安全性是必须要考虑的重大问题,因此对大坝进行抗震性能分析至关重要。增量动力分析(IDA)法作为一种抗震性能分析方法,能够全面、深入地分析在不同强度地震作用下结构性能的变化。将IDA法引入到高面板堆石坝安全评价领域,建立了高面板堆石坝地震破坏性能评价方法。根据场地条件选取了15条不同的强震动记录,以地震峰值加速度PGA为地震动参数,采用坝体地震震后变形、坝坡稳定性、面板防渗体安全为抗震性能评价指标,选取合适的性能参数,建议了高面板堆石坝各评价指标的破坏等级划分标准,通过大量非线性有限元计算,得到各性能参数的地震易损性曲线,分析了大坝在不同强度地震作用下发生破坏的概率,成果可为高面板堆石坝抗震性能设计和安全风险评估提供参考和依据。     

考虑结构不确定性的地震倒塌易损性分析

传统的地震倒塌易损性分析中通常只考虑地震动不确定性的影响。在结构临近倒塌时,通常处于高度非线性状态,会出现结构不确定性与地震动不确定性的耦合放大现象。针对这一问题,将平均值一次二阶矩方法（MVFOSM）与逐步增量动力分析（IDA）相结合,提出了一种可以考虑结构不确定性的基于MVFOSM的随机IDA方法。以五层三跨钢筋混凝土框架结构为例,采用基于MVFOSM的随机IDA方法对其进行了地震倒塌易损性分析,并利用“龙卷风图”方法对结构抗地震倒塌能力的灵敏度进行了分析。研究表明：结构不确定性的存在使得结构抗地震倒塌能力的对数标准差增加了70%,因此有必要在地震倒塌易损性分析中考虑结构不确定性的影响。     

基于增量动力分析的梁贯通式支撑钢框架地震易损性研究

为了得到梁贯通式支撑钢框架节点刚度及承载力设计方法,基于增量动力分析(IDA)方法,研究了节点性能对多层梁贯通式支撑钢框架地震易损性的影响,得到了不同节点刚度和承载力设置下四种模型(刚接、全强度半刚接、半强度半刚接和铰接模型)的易损性曲线,定量评价了各模型超越各极限状态的概率和倒塌储备系数.研究结果表明:无论节点刚度和...     

Performance-based seismic fragility analysis of retaining walls based on the probability density evolution method

Seismic fragility analysis is an efficient way to study the seismic behaviour and performance of structures under the excitation of earthquakes of varying intensity, and an essential part of the seismic risk assessment of structures. A recently developed dynamic reliability methodology, the probability density evolution method (PDEM), is proposed for the dynamic reliability and seismic fragility analysis of a retaining wall. The PDEM can obtain an instantaneous probability density function of the seismic responses and easily acquire the seismic reliability of the structural system. An important advantage of the PDEM is its high efficiency relative to that of the Monte Carlo simulation method, which is often used in the reliability and fragility analysis of structures. The present study uses a typical gravity retaining wall to illustrate stochastic seismic responses and fragility curves that can be obtained by the PDEM. The combined uncertainties of the seismic force and soil properties are explicitly and systematically modelled by stochastic ground motions and random variables respectively. The performance of the retaining wall is analysed for different acceptable levels of backfill settlement. Additionally, seismic fragility curves are constructed without assuming the distribution of the seismic response.     

地震动持时对RC框架结构易损性与抗震性能影响

作为地震动三要素之一,地震动持时对结构地震易损性的影响有待深入研究。为此,选择分别具有长、短持时特性的两组地震动记录作为输入,以按我国现行规范设计的3个不同高度钢筋混凝土框架结构作为研究对象,采用OpenSees软件,对比分析了不同持时特性地震动作用下钢筋混凝土框架结构的地震易损性,并进一步从失效概率、易损性指数和性能裕度比等3个方面讨论了持时对结构抗震性能的影响。分析结果表明：地震动持时特性对结构地震易损性的影响不容忽视;随着地震动强度和结构损伤水平的增加,地震动持时对地震易损性的影响越发显著;相较于短持时地震动,长持时地震动会使易损性中位值下降超过10%;地震动持时越长,其对结构抗震性能的不利影响也越明显;长持时地震动使结构失效概率增加50%以上,同时提高易损性指数,降低性能裕度比。     

基于响应面法的LRB基础隔震结构地震易损性分析

提出了一种基于响应面法的LRB基础隔震结构地震易损性分析方法,考虑了LRB基础隔震结构中各子结构之间(即上部结构和LRB隔震支座)地震需求的相关性。分析中考虑地震动与LRB基础隔震结构物理参数的不确定性,以均匀设计法建立地震动-LRB基础隔震结构样本,通过对有限元模型进行非线性时程分析,分别建立各子结构响应均值、方差及其相关系数与不确定参数之间的响应面模型。在此基础上,采用蒙特卡罗模拟得到LRB基础隔震结构在不同性能水准下的地震易损性曲线。分析结果表明,所建立的响应面模型精度高、结构可靠,减小了复杂有限元模型非线性时程分析计算的工作量,有效提高了LRB基础隔震结构地震易损性分析的时效性。为了准确建立LRB基础隔震结构的地震易损性曲线,应考虑各子结构地震响应需求之间的相关性。     

考虑碰撞效应的相邻框架结构地震易损性分析

针对间距不足和高度不等的相邻钢筋混凝土框架结构,设置考虑碰撞刚度和阻尼非线性的碰撞单元,通过对三维非线性有限元模型的时程分析研究地震碰撞效应,并开展增量动力分析,分别以所有层和碰撞层最大层间位移角为工程需求参数,提出考虑碰撞效应的地震易损性分析方法。以6层和4层、6层和5层、6层和3层相邻钢筋混凝土框架结构为例,对比分析不同周期比下考虑与不考虑碰撞效应的相邻结构地震易损性曲线。结果表明：对于6层和4层相邻结构,考虑碰撞效应后,6层结构所有层的最大层间位移角对应的失效概率略有减小,4层结构的反之,而较低结构的碰撞层及较高结构的碰撞层以上层的最大层间位移角对应的失效概率明显增大,即碰撞效应对结构整体响应影响不明显,而对局部响应影响显著;6层和5层、6层和3层相邻结构地震易损性曲线具有类似规律,且相邻结构自振周期越接近,碰撞对结构地震易损性影响越小。