考虑水平及竖向地震影响的盾构隧道动力分析及Pushover方法研究北大核心

为了研究竖向地震对盾构隧道的影响,并得到考虑竖向地震影响的简化静力计算方法,基于静动力统一粘弹性人工边界单元,分别建立了包含周围地基土-盾构隧道结构体系的二维非线性有限元动力和静力模型,研究了地铁隧道结构的地震反应特性,对比了仅考虑水平地震和同时考虑竖向地震输入情况下,盾构隧道的动力反应,分析了竖向地震对盾构隧道的动力性能的影响,可以看出,竖向地震对地下盾构隧道影响较大,应考虑竖向地震影响,并提出一些抗震措施建议.通过静力计算模型,基于一维动力模型输入水平地震和竖向地震波作用,获得土层的分布形式,得到一维场地反应计算目标位移,研究了考虑水平及竖向输入的静力推倒的弹塑性方法(Pushover分析)的加载模式,并采用竖向均布的体力模拟竖向地震动,与动力时程计算结果进行对比研究,讨论了考虑竖向Pushover方法的适用性,提出了考虑竖向地震荷载的静力简化方法,采用倾斜度作为抗震性能指标,并讨论了隧道结构的地震破坏准则。     

考虑水平及竖向地震影响的盾构隧道动力分析及Pushover方法研究

为了研究竖向地震对盾构隧道的影响,并得到考虑竖向地震影响的简化静力计算方法,基于静动力统一粘弹性人工边界单元,分别建立了包含周围地基土-盾构隧道结构体系的二维非线性有限元动力和静力模型,研究了地铁隧道结构的地震反应特性,对比了仅考虑水平地震和同时考虑竖向地震输入情况下,盾构隧道的动力反应,分析了竖向地震对盾构隧道的动力性能的影响,可以看出,竖向地震对地下盾构隧道影响较大,应考虑竖向地震影响,并提出一些抗震措施建议.通过静力计算模型,基于一维动力模型输入水平地震和竖向地震波作用,获得土层的分布形式,得到一维场地反应计算目标位移,研究了考虑水平及竖向输入的静力推倒的弹塑性方法(Pushover分析)的加载模式,并采用竖向均布的体力模拟竖向地震动,与动力时程计算结果进行对比研究,讨论了考虑竖向Pushover方法的适用性,提出了考虑竖向地震荷载的静力简化方法,采用倾斜度作为抗震性能指标,并讨论了隧道结构的地震破坏准则。     

大型储油罐抗震性能分析

采用ANSYS有限元软件针对20 000m3储油罐进行了数值分析。计算了罐侧壁环向、竖向应力及基底弯矩随着罐中液面高度变化的地震响应分析,用以验算其抗震性能,并与规范和简化方法比较,验证结果的正确性。结果表明:季节性冻土层的存在明显地影响着场地动力特性,进而影响储罐的抗震安全性。在非冻结场地上该储罐在多遇地震和罕遇地震情况下都是安全的;在冻结场地上该储罐在多遇地震情况下是安全的,而在罕遇地震情况下是不安全的。     

饱和软土场地中地下结构非线性地震响应分析的一个FEM-IBEM耦合方法

基于Biot孔隙介质理论,提出了饱和软土场地中地下结构非线性地震响应分析的一个有限元–间接边界元(FEM-IBEM)耦合方法。方法考虑了饱和土骨架与孔隙水的动力耦合作用及饱和土–结构动力相互作用,并通过等效线性化方法考虑土体的非线性。该耦合方法的特点之一是有限元子域和间接边界元子域相互独立,非常适合并行计算,提高计算效率;特点之二是能够同时考虑有限元子域(近场)和间接边界元子域(远场)的土体非线性。通过与文献结果对比,验证了FEM–IBEM耦合方法的正确性和计算精度。以天津滨海地区一典型深厚饱和软土场地中两层双跨地铁车站为例,计算了地铁车站结构的地震内力和变形,并比较了饱和土体线性和非线性情况下地铁车站地震响应的差别,和饱和土体模型和单相土体模型情况下地铁车站地震响应的差别。研究表明:土体非线性对地铁车站结构的地震内力和变形具有显著影响;饱和土骨架和孔隙水的动力耦合作用对地铁车站结构地震内力和变形也有明显影响。     

土结动力相互作用对框架结构地震反应的影响

利用ABAQUS有限元软件建立了不同框架结构地震反应的计算模型,对框架结构地震下的反应进行了数值模拟研究,得出了不考虑土结动力相互作用以及考虑土结动力相互作用两种情况下框架结构地震反应的差异,为设计人员进行更精准的结构设计提供了指导。     

岩石边坡随机地震响应及动力可靠度分析

地震动是个动态随机过程,而传统岩石边坡地震可靠性分析往往基于拟静力法,忽略了地震的随机性。现有基于数值分析软件的地震响应功率谱法虽可考虑地震随机特征,却相对费时费力。提出一种岩石边坡随机地震响应及动力可靠度分析方法。首先,运用虚拟激励法建立了岩石边坡随机地震响应的快速计算方法。根据响应计算结果,基于首次穿越破坏准则建立了岩石边坡动力可靠度计算方法。算例分析表明,本文随机地震响应快速计算方法简便可行,且具有较高的计算精度。本文动力可靠度计算方法低估了边坡的地震可靠性,能更真实地反映边坡在地震中的实际安全情况。地震作用下边坡可靠性受地震设防烈度、场地类别和地震时间的影响。而对于传统拟静力法,地震力仅根据设防烈度确定。因此,当对于不同的场地类别和地震时间时,本文动力可靠度计算法将更具优越性。     

某核岛结构地震动力响应试验的数值模拟研究

依托某核岛结构的地震动力响应试验,通过建立试验模型的有限元分析模型,采用目前核岛地震响应计算常用的空间子结构法计算分析该楼层的反应谱,并与地震动力响应试验的结果进行对比,主要研究试验模型的自振频率等动力特性及其楼层反应谱的趋势、零周期加速度、峰值加速度等。同时采用数值模拟技术对是否考虑顶部水箱中有、无水时核岛结构的地震动力响应进行对比。研究认为:有限元计算结果的趋势与地震动力响应试验结果吻合得较好;目前核电领域广泛采用空间子结构法进行抗震分析是成熟可靠的,能够反映结构真实的地震响应,并偏于安全;结构物顶部的水箱在盛水的情况下一定程度上起到了减振作用。     

时程分析的应用

时程分析法是模拟实际地震作用的方法,是反映建筑结构地震响应的最直接的方法。时程分析法分为弹性动力时程分析法和弹塑性动力时程分析法。弹性动力时程分析法是多遇地震作用下振型分解反应谱法的一种补充计算方法,是结构设计的一种辅助计算方法;弹塑性动力时程分析法是考虑了结构的弹塑性性能的计算方法,是罕遇地震作用下模拟实际地震作用响应的计算方法。通过时程分析,可以了解各种地震作用下结构的振动特性,判断结构薄弱部位,控制结构破坏模式。在工程设计中时程分析有实际意义,结构设计人员应很好地理解并掌握时程分析的应用。     

地震作用下土坡可靠度风险分析

将地震效应以水平地震加速度的形式引进到土坡的可靠度风险分析中,探求动力作用下土坡的动力安全系数与相应条件下的静力安全系数的关系,并以安全系数来表征土坡的可靠度。在地震加速度为随机的情况下,导出土坡在地震效应下的失效概率的数学表达形式。以南水北调中线工程中的一土坡设计断面为实例,计算结果表明,地震效应对土坡的安全影响是较为显著的,对土坡的分析研究不应忽略地震因素的影响。     

强震区高面板堆石坝静力和动力应力变形性状

采用三维有限单元法对强震区高面板堆石坝在施工填筑、蓄水运行和地震情况下的应力变形性状进行了仿真计算,指出在地震时高面板堆石坝的静力和动力应力变形性状的一般规律,并提出了相应的抗震工程措施。     

基于双态泊松模型的地震危险性分析方法

目前我国通常采用的地震危险性分析方法是基于地震的发生属于泊松模型,但实际上地震发生的特点与泊松模型的假设有一定差异。本文根据实际地震发生的特点,总结出地震发生的双态泊松模型,把地震活动期分为相对平静期和相对活动期,并且这两个活动期分别符合泊松模型。在此基础上,对地震危险性的分析方法进行了探讨。     

四川灾区砌体结构房屋震害与中小学建筑的抗震设计

5.12汶川8.0级特大地震造成了巨大的损失,房屋震害严重。应住房和城乡建设部的要求,同济大学组成了房屋应急评估专家组赶赴四川灾区,本文作者参加了第一批房屋应急评估工作。本文介绍了在房屋应急评估工作中所收集到的砌体结构房屋震害情况,并进行了初步分析。结合中小学砌体建筑的抗震设计,对现行规范的若干条文进行了讨论,从提高结构抗震性能的角度提出了一些建议,重点在于保证结构在大震作用下的抗倒塌能力。     

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。     

Probabilistic seismic risk assessment of hall buildings in Turkey

Steel space framed hall buildings are dedicated as shelters for people suffering from earthquakes. In general construction, steel space frames are built on reinforced concrete (R/C) frames or wall structures above the bottom side. For this reason, the bottom side has higher rigidity comparing with the upper side. In Turkey, where there is a very high earthquake risk, earthquake‐resistant steel space framed structures is an important issue. In this current research, hall buildings in Turkey, involving two different rigidity parts as R/C and steel, are taken into consideration regarding earthquake effect. In this study, three different hall structures were modeled with different elastic moduli for the analysis part. Nonlinear time history analyses were applied with 25 different earthquake data for performance estimation. After the time history analyses, probabilistic seismic assessment was carried out for the model buildings through fragility analyses. For each model, analysis results were evaluated and compared. As a result, the hall buildings were found to be vulnerable to damage during expected future earthquakes. Moreover, elastic moduli have significant effect on the structural response. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

5·12汶川地震绵阳市区房屋震害统计与分析

历次大地震的经验总结是推动建筑抗震技术发展的重要途径。通过绵阳市区房屋在汶川大地震后的震害应急评估和调查,对市区各类房屋结构的震害进行了统计,总结分析各类房屋的震害特征和经验教训。得到一些启示和建议：绵阳市区按现行抗震规范设计的房屋基本经受住了地震考验;不同的结构体系表现出的抗震性能差别较大;老旧房屋始终是抗震薄弱环节,应有选择地进行抗震鉴定加固,开展砖混结构墙体抗震防裂措施研究,采取措施有效减轻框架结构中填充墙等非结构构件的震害,开展楼梯抗震设计计算与构造措施的研究。     

砖砌体房屋三水准抗震能力判别方法

震前对现有砖砌体房屋抗震能力的判别是对该类房屋采取有效抗震减灾措施的重要依据,对减少该类房屋在地震中的破坏有着重要的实用价值。在我国现有《建筑抗震鉴定标准》(GB 50023—2009)给出的砖砌体房屋抗震能力指数法的框架下,引入抗震能力系数法,实现与抗震设计规范相对应的砖砌体房屋基于烈度的三水准抗震能力判别方法;将其与地震动参数联系起来,给出地震动参数-破坏状态的对应关系,实现砖砌体房屋基于地震动参数的三水准抗震能力判别方法;对汶川地震中发生震害的一栋砖砌体房屋进行抗震能力判别,与实际震害相比较,吻合得很好,并对其进行了三水准抗震能力的判别,表明该房屋满足抗震设防烈度为VII度时小震不坏、中震可修、大震不倒的抗震设防要求,验证了方法是可行和有效的,对同时进行不同设防水准下房屋抗震能力的判别是实用的。     

关于设计反应谱、时程法和能量方法的探讨

强震地面运动长周期分量对超高层建筑和大跨巨型结构具有重要影响,而现行的振型分解反 应谱法所采用的设计反应谱具有明显的局限性,基于地震加速度的结构动力方程式亦无法正确地估 计这种影响。本文探讨了采用速度反应谱和位移反应谱分析的可行性;对结构时程分析法的工程应 用价值和可操作性提出看法。讨论了能量方法的理论意义和实用价值,建立瞬时能量与结构最大地 震位移反应的关系,从而为结构地震反应分析和破坏准则,提供具有工程实用意义的新途径。     

A new damage index for RC buildings based on variations of nonlinear fundamental period

Many vital reinforced concrete (RC) buildings experience moderate or severe earthquakes in their lifetime because they are located in hazardous areas. However, their importance cause to be evaluated by different types of damage functions. In these procedures, structures are usually modelled. These models neither correctly display the effects of the cracks that emerge and plastic hinges nor precisely consider the effects of asymmetric configuration and infill panels. Furthermore, the actual nonlinear dynamic behaviour of existing buildings could be evaluated by assessing nonlinear dynamic characteristics such as the fundamental period. These dynamic characteristics, which are obtained by some field tests such as forced and/or ambient vibration methods, comprise the aforementioned effects. This paper offers a damage index (pattern) for seismic damage assessment of RC buildings based on the variation of the nonlinear fundamental period, which is obtained by field tests. Finally, the seismic situation of existing RC buildings that have experienced an earthquake is precisely and expeditiously assessed by this new damage index. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

高层型钢混凝土框架-混凝土核心筒混合结构#br# 地震破坏等级评估方法研究

型钢混凝土(SRC)框架 混凝土核心筒混合结构以其较好的抗震性能和灵活的空间布置被越来越多地应用于高层及超高层建筑中,合理评估其地震破坏等级可为震前灾害预测和震后修复或重建提供重要依据。总结分析大量该类结构主要受力构件的拟静力试验结果,参考《建(构)筑物地震破坏等级划分》(GB/T 24335—2009)和相关文献,给出各主要受力构件不同破坏状态的描述,计算各构件在不同破坏状态下满足85%以上保证率的变形指标限值,建立基于构件变形指标的该类高层混合结构破坏等级评估方法。通过有限元分析,对1栋混合结构在三水准地震作用下的破坏等级进行评估。结果表明：基于构件变形指标给出的整体结构的破坏等级判别结果与基于有限元分析给出的材料损伤云图的综合判别结果一致,说明所给出的各构件变形指标限值是合理的,所建立的方法是可靠有效的,可为该类高层混合结构的性能评估提供依据和方法。     

Fragility Assessment Model of Building Structures Using Characteristics of Artificial Aftershock Motions

Any additional loads applied to a damaged structure can aggravate its instability and thus, the impact of successive earthquakes need to be considered. This study proposed a quantitative assessment model for the fragility of a damaged structure subjected to aftershock. Mean period and the strong motion duration were considered as characteristics of earthquake motions. Simulation models of two reinforced concrete structures and one steel structure were selected to examine the applicability of the model. Based on the suggested fragility and residual deformation coefficients, critical earthquake sequences for each structure were identified. The proposed model was efficient in selecting critical earthquake sequences by using the limited number of aftershocks, and these sequences are expected to be useful indicators in the establishment of a retrofit plan according to the predicted structural response and target performance levels.