抗弯钢框架结构影响系数研究

结构影响系数主要包括延性折减系数和超强系数。给出了按我国抗震规范设计的几个典型抗弯钢框架结构,采用弹塑性时程分析方法确定了结构的整体能力曲线。考虑了结构层数、跨数等对结构延性和超强能力的影响,给出了在典型地震波作用下的各结构的结构影响系数值。建议在我国的结构抗震设计中,抗弯钢框架的结构影响系数最小值可取4。     

填充墙和现浇板对钢筋混凝土框架结构整体超强的影响研究

为充分实现框架结构的“强柱弱梁”耗能机制，需要考虑填充墙、现浇T形截面梁及其翼缘现浇板内与梁肋平行配置的钢筋对结构整体超强系数的影响。考虑抗震设防烈度、结构层数等因素，严格按我国抗震规范设计了15个典型钢筋混凝土框架结构，对结构进行Pushover 分析，得到了各种结构在非弹性阶段由于内力重分布而形成的超强性能。结果表明：结构设计考虑填充墙、现浇楼板的影响，会提高结构的整体超强能力，结构整体超强系数均随着抗震设防烈度的增高而减小，且先随结构层数的增大而减小，结构层数大于8层后，又随结构的层数的增大而增大。可以保守地认为，分别按抗震设防烈度6，7，8度设计的结构，同时考虑填充墙和现浇板影响时，结构整体超强系数分别至少要达到5.0，3.0，2.0。     

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。     

既有低延性钢筋混凝土框架结构抗整体倒塌能力评估

震后调查及试验研究表明,不同时期建造的建筑物抗震能力差异较大,抗震设防水平不高、抗震构造措施不足且已经服役多年的低延性钢筋混凝土框架结构在地震中极易发生严重破坏甚至倒塌。基于OpenSees有限元分析软件,以某一在役钢筋混凝土框架结构公寓为原型,通过考虑箍筋直径、间距、布置方式和混凝土强度等级等不同因素,分别建立数值分析模型,通过静力推覆分析结果的对比得到影响结构延性的敏感因素。在此基础上,建立一低延性在役钢筋混凝土框架结构数值模型,并以一按现行规范设计的新建结构为对比模型,分别进行25条地震动记录输入下的增量动力分析,进而利用增量动力分析结果,评估了结构的抗整体倒塌能力。结果对比表明,随着地震动强度的增大,低延性结构和新建结构的增量动力分析曲线出现明显差异,与新建结构相比,低延性结构变形增长快,且后期的退化程度大;低延性结构的抗整体倒塌能力明显低于新建结构。     

静力弹塑性分析方法中不同加载模式的对比研究

Pushover分析方法是一种逐渐得到广泛研究与应用的评估结构抗震性能的简化方法,已经被我国现行建筑结构抗震设计规范采用.侧向加栽模式的选取是Pushover分析方法中的一个关键问题,不同结构的高阶振型对Pushover分析结果的影响程度不同.本文通过拟合规范的反应谱曲线,对三个钢筋混凝土结构分别选取了适用Ⅱ类场地的2条地震动记录和1条人工波,对比了典型地震动下非线性时程分析和采用5种不同侧向力分布模式的Pushover分析的层间位移角,以及推覆分析各工况下的结构推覆曲线、等效周期和等效阻尼比.通过振型质量参与系数体现高阶振型对结构反应的贡献.研究发现,随着结构层数的增加,高阶振型的影响变大,侧向加载模式的选取变得很重要.     

基于新规范的钢筋混凝土框架抗震性能评价

国家设计标准GB50010-2002和GB50011-2001对上届规范条文做了较大调整。为了了解新标准在抗震规定方面的有效性,按新规范设计8度区二级、9度区一级典型钢筋混凝土框架结构。通过对结构进行设防烈度地震和罕遇烈度地震作用多波输入下的非线性动力时程反应分析,考察了基于新规范设计的钢筋混凝土框架结构的能力设计措施所能达到的弱梁强柱控制效果,和我国8、9度区框架结构能力设计措施的抗震有效性,分析结果可供设计和规范局部修订参考。     

框架结构动力分析不同方法的比较

对十五层钢筋混凝土框架结构工程实例,利用SAP2000程序进行非线性动力时程分析,利用OPENSEES进行模态Pushover分析,对比分析表明,考虑结构模态数越多,则模态Pushover分析结果越来越接近时程分析平均值.采用简化模态Pushover分析过程的方法,可以较好地应用于高层钢筋混凝土结构的分析.     

钢筋混凝土框架结构抗震设计中能力设计措施的探讨

结合现行规范,对8度区二级1榀钢筋混凝土框架结构进行设计,通过对结构进行设防地震和罕遇地震作用多波输入下的非线性动力时程反应分析,考察了基于新规范设计的钢筋混凝土框架结构的能力设计措施所能达到的强柱弱梁效果,揭示了我国8度区框架结构能力设计措施的抗震有效性。     

基于ETM的钢筋混凝土框架结构抗震分析

ETM是通过对结构输入一条随着时间增加,地震动强度不断增大的地震动加速度时程曲线,进而分析结构从弹性响应到倒塌状态的整个过程。本文基于ETM合成了三条符合我国抗震规范反应谱的耐震时程加速度曲线,并对其反应谱进行了误差分析。使用SAP2000建立一个六层钢筋混凝土框架结构弹塑性模型,并对模型塑性铰设置的可靠性进行验证,最后对结构进行耐震时程分析和增量动力分析,对比分析两种方法得到的最大顶点位移、最大层间位移角、最大基底剪力等结构响应结果。结果表明,合成的耐震时程加速度曲线合理可靠,模型符合分析要求,耐震时程法能较好的预测结构的地震响应,其分析结果与增量动力分析基本吻合,且计算效率高。     

结构抗震设计时程分析法中地震波的选择

新修订的建筑抗震设计规范规定,对于重要建筑,宜采用时程分析法进行补充计算。时程法要求用按规范方法或考虑地震危险性的概率方法所确定的地震动参数,来选择天然地震记录或人工合成地震波作为输入,以计算结构的动力反应。本文将讨论设计地震动参数的定义、特征及其确定方法,进而提供根据地震动参数选择天然地震波的方法。     

RC梁、柱剪力增大系数取值的有效性

抗震混凝土框架结构的梁、柱剪力增大系数是保证结构抗震安全性的关键指标之一。中国结构设计规范对各抗震等级的剪力增大系数取值作了规定,但却未见有关实际控制效果的研究成果发表。按照现行设计规范设计了3个规则空间框架结构算例,分别位于设防烈度7度(0.15g)区、8度(0.20g)区和9度(0.40g)区。对每个算例进行罕遇地震作用下的非弹性动力反应分析,以不少于90%的梁、柱满足"罕遇地震作用剪力"小于"平均强度抗震抗剪能力"为标准,判断剪力增大系数取值的有效性。当不满足该标准时,调整剪力增大系数取值,直到满足上述标准。结果表明,现行结构设计规范对框架梁取用的剪力增大系数有效,可继续使用;框架柱剪力增大系数取值,在一级抗震等级时过大,在二、三级抗震等级时不满足上述标准。建议了两套柱剪力增大系数的取值方案。     

不同设防烈度下RC框架结构的抗侧向倒塌能力

地震作用下建筑结构的抗侧向倒塌能力是抗震性能评价的基础。选取4个结构整体性能参数作为结构抗侧向倒塌能力评价指标,分别为结构强屈比、超强系数、延性系数和延展系数。按中国现行规范设计了12个RC框架结构,考虑侧向力分布形式和设防烈度的影响,采用Pushover方法对结构进行计算,并根据能力曲线和结构整体性能参数对结构抗侧向倒塌能力进行评价。结果表明:结构整体性能参数能从强度储备和变形能力两个方面对结构抗侧向倒塌能力进行分析;随着设防烈度和结构高度的提高,侧向力分布形式对结构抗侧向倒塌能力的影响增大;设防烈度对结构强屈比和结构延展系数的影响较小,对结构超强系数和结构延性系数的影响较大;随着设防烈度的提高,结构超强系数减小,而结构延性系数增大。     

半刚接钢框架内填RC墙结构抗震设计方法(Ⅱ):算例

作者在文献[1]中提出了半刚接钢框架内填RC墙结构（简称PSRCW）的两阶段抗震设计方法。该文用此方法设计了1榀6层3跨PSRCW结构,采用塑性机构法、Pushover分析方法及弹塑性时程法对设计算例进行了地震反应分析,评估了算例结构的抗震性能。结果表明：塑性机构法同采用组合斜压板带模型所得到的极限水平承载力相近,结构的整体超强系数为3.34,具有较大的抗侧能力和超强性能。在多遇及罕遇地震下结构的层间侧移比满足现行抗震规范要求,结构具有良好的抗震性能,进一步证明了PSRCW结构的两阶段抗震设计方法的合理性。     

地震作用下钢筋混凝土框架结构连续倒塌极限状态可靠度分析

将结构连续倒塌的全概率方法应用于地震作用下的结构整体连续倒塌极限状态可靠度分析,采用构件可靠度方法对结构进行地震作用下最可能失效构件的识别,基于改进点估计法的随机Pushdown方法和随机竖向增量动力分析(竖向IDA)方法,进行完好和损伤结构的概率抗竖向连续倒塌能力分析及参数灵敏度分析。采用整体可靠度方法,分析了损伤结构的竖向连续倒塌条件失效概率。基于系统可靠度理论和全概率方法,分析了RC框架结构发生侧向增量倒塌以及构件地震损伤引起的结构竖向连续倒塌的联合失效概率。分析结果表明,按照我国现行规范设计的钢筋混凝土框架结构具有良好的抗连续倒塌能力。     

设计性能目标下RC框架结构抗倒塌能力研究

针对小震丙类、小震乙类、中震不屈服和中震弹性4个性能目标,采用增量动力时程分析方法（IDA）对钢筋混凝土框架结构的抗倒塌能力进行了分析。以小震丙类建筑为基准,研究结果表明：抗震措施和地震作用是影响结构抗震性能的重要因素;严格按照抗震规范设计的框架结构,具有较高的安全储备,基本上能够达到“大震不倒”的性能目标;6度设防时,按乙类建筑提高抗震措施或按中震性能目标提高设计地震作用,对结构的抗倒塌能力影响不大;7度设防时,按中震性能目标设计能显著提高结构的抗倒塌能力;8度设防时,提高抗震措施等级和提高设计地震作用都能够大幅提高结构的抗倒塌能力,尤其按中震设计的钢筋混凝土框架结构能够抵御加速度峰值1000gal以上的地震作用。     

Overstrength and force reduction factors of multistorey reinforced‐concrete buildings

This paper addresses the issue of horizontal overstrength in modern code‐designed reinforced‐concrete (RC) buildings. The relationship between the lateral capacity, the design force reduction factor, the ductility level and the overstrength factor are investigated. The lateral capacity and the overstrength factor are estimated by means of inelastic static pushover as well as time‐history collapse analysis for 12 buildings of various characteristics representing a wide range of contemporary RC buildings. The importance of employing the elongated periods of structures to obtain the design forces is emphasized. Predicting this period from free vibration analysis by employing ‘effective’ flexural stiffnesses is investigated. A direct relationship between the force reduction factor used in design and the lateral capacity of structures is confirmed in this study. Moreover, conservative overstrength of medium and low period RC buildings designed according to Eurocode 8 is proposed. Finally, the implication of the force reduction factor on the commonly utilized overstrength definition is highlighted. Advantages of using an additional measure of response alongside the overstrength factor are emphasized. This is the ratio between the overstrength factor and the force reduction factor and is termed the inherent overstrength (Ω _i). The suggested measure provides more meaningful results of reserve strength and structural response than overstrength and force reduction factors. Copyright © 2002 John Wiley & Sons, Ltd.     

Performance evaluation of infilled rocking wall frame structure

Conventional reinforced concrete (RC) frame structures are prone to soft‐story mechanism. This deficiency can be eliminated by introducing rocking wall system. Previously studied rocking wall systems usually have the rocking wall situated outside the frame, which results in some challenges and inconvenience. In the study, a novel infilled rocking wall frame (IRWF) system is proposed, which uses infilled RC wall to create a rocking wall within the RC frame. To evaluate seismic performance of the proposed system, both an IRWF model and an RC frame (RCF) model were designed according to Chinese seismic design code. Time history analysis and incremental dynamic analysis were conducted to compare both systems. The results show that IRWF system has more uniform drift and higher collapse margin ratio compared to the RCF system. Economic evaluation of IRWF system was investigated using the state‐of‐the‐art ATC‐58 performance‐based assessment methodology. The result shows superior performance of the IRWF system. The annualized loss of the IRWF model is about 28% less than the RCF model. This shows IRWF system is a viable and efficient alternative resilient seismic force resisting system.     

框架结构静力弹塑性分析方法与非线性动力分析方法的对比

介绍了静力弹塑性(Pushover)和非线性动力基本分析方法和原理,为了探讨两种方法下结构分析的差异,对一按现行抗震规范设计的8层钢筋混凝土结构进行了3条地震波作用下的时程分析和5种侧向加载方式的静力弹塑性分析。通过结果的比较,提出对现行规范反应谱中长周期结构罕遇地震作用取值修改的建议。修改后,由两种方法分析所得到的结构在大震下的顶点位移、基底剪力、楼层位移和层间位移等结构反应非常接近。