采用强化弹塑性模型的钢筋混凝土结构抗震性能设计谱方法

建筑结构的常规抗震设计,是按多遇地震作用对结构进行承载力及弹性侧移计算。为了保证结构的抗震性能,须验算结构在设防地震及罕遇地震作用下的承载力及弹塑性侧移。本文采用振型分解反应谱法,其中等效单自由度体系采用强化弹塑性模型,模型主要参数由常规抗震设计确定,屈服后刚度及阻尼比按模型强化段进行调整,利用规范的地震反应谱,进行结构的弹塑性反应分析。二层钢筋混凝土框架结构算例计算结果表明,采用本文提出的设计谱方法与弹塑性时程分析方法的计算结果基本相当,而计算则大为简化。按本文方法所得设防地震及罕遇地震作用下的结构地震响应可用于结构承载力验算,所得侧移可用于结构侧移控制及变形能力设计。     

基于结构Push-over曲线的目标位移的确定

结合我国现行抗震规范中的弹性反应谱,给出了基于结构Push-over曲线的目标位移的确定方法,并据此对结构抗震性能进行了评估。经对比分析,列举了确定等效单自由度体系粘滞阻尼比的实用公式。此外,以规范反应谱为目标谱,合成人工地震波对结构进行弹塑性时程分析,检验简化计算结果。实例分析表明,所给出的目标位移的确定方法有较好的精度,便于工程技术人员掌握,是进行抗震性能设计的实用方法。     

建筑结构抗震分析反应谱理论的直接算法

振型分解反应谱法已成为各国抗震规范中最为成熟的结构地震反应分析方法。按照规范的规定,在进行反应谱计算时应首先形成相对于各阶振型的等效节点荷载右端项,然后求解相对于各阶振型的地震反应位移解。应用本文的直接算法,可以直接写出相对于各阶振型的地震反应位移解,节省计算求解时间,同时也避免了求解过程中产生的计算精度误差。本文从理论上证明了直接算法与规范方法的等价性,并用例题加以证实。     

大跨度空间结构抗震分析反应谱理论求解的快速算法

振型分解反应谱法已成为各国抗震规范中最为成熟的结构地震反应分析方法．当采用反应谱法进行大跨度空间结构抗震分析时，按照规范的规定，在进行反应谱计算时应首先形成相对于各阶振型的等效节点荷载右端项，然后求解相对于各阶振型的地震反应位移解．应用本的快速算法，可以直接写出相对于各阶振型的地震反应位移解，节省计算求解时间，同时也避免了求解过程中产生的计算精度误差．本从理论上证明了快速算法与规范方法的等价性，并用例题加以证实．     

梁式桥抗震设计的近场地震弹塑性反应谱

依据国内外规范对近场地震动的定义,收集了215条近场地震动,进而对近场地震弹塑性反应谱（加速度谱、位移谱、残余位移谱、强度折减系数谱）进行参数影响研究,得到地震动特性（地震震级、场地土质、PGA）和恢复力模型动力参数（不同恢复力模型、屈服后刚度比、阻尼比、位移延性系数）等因素对近场地震弹塑性反应谱的影响规律。与中远场地震弹塑性反应谱相比较可知：①Ⅰ~Ⅲ类场地近场地震弹塑性加速度谱的下降段较缓,Ⅳ类场地弹塑性加速度谱的敏感区更宽|②Ⅰ~Ⅲ类场地近场地震弹塑性位移谱的谱值相比Ⅳ类场地的谱值更大。在此基础上,建立了与我国桥梁抗震设计规范场地类型相对应的近场地震弹塑性反应谱,可用于近场地震下的桥梁抗震设计,并可为后续的近场地震能力谱法的研究提供近场地震需求谱。     

抗震结构弹塑性反应谱的研究与应用

随着基于性能抗震设计理论的提出,以及对结构弹塑性地震反应研究的深入,弹塑性反应谱的研究得到更多的重视与发展。文中首先阐明了弹性和弹塑性反应谱的基本概念;其次,归纳和讨论了国内外弹塑性反应谱的研究现状,阐述了现有一些弹塑性反应谱研究的不足,并指出研究的基于Park和Ang双参数损伤模型的弹塑性反应谱,能够综合考虑了结构最大位移反应和结构累积滞回耗能的耦合作用,使弹塑性反应谱的研究进一步深化;最后,指出了弹塑性反应谱在基于性能抗震评估中的应用,但要将弹塑性反应谱应用于抗震设计规范中还存在诸多困难。     

基于位移模式的改进能力谱法结构位移反应分析

能力谱法是基于性能抗震设计方法中结构位移反应分析的有效方法之一。为了克服常规的能力谱法在评估结构地震反应时只考虑结构第一振型的局限性,本文作者提出了基于位移模式的改进能力谱法,引入考虑多振型的位移模式,介绍了该方法的实施步骤,基于位移模式对结构进行Pushover分析得到体系的能力曲线,采用等效阻尼比和延性系数得到需求谱,从而计算结构的位移响应,并通过算例验证本文所提出方法计算结果的可靠性。     

基于能力谱法导管架平台抗震性能评估

针对现行海洋平台抗震规范无法考虑平台结构弹塑性抗震性能及地震失效机制问题,提出基于能力谱法海洋平台抗震性能评估方法,获得平台结构抗震性能及失效模式,解决强震作用下海洋平台结构弹/塑性抗震评估技术难题。基于规范推荐地震弹性设计谱,采用折减系数建立弹/塑性反应谱,结合渤海某导管架平台,采用能力谱法进行弹/塑性抗震性能评估。结果表明:能力谱法计算简便,对于以第1阶振型为主导地震响应的平台结构具有较好的精度;采用能力谱法评估地震惯性载荷时须考虑其高度效应,可采用倒三角或高度等效加载方式;桩基失效是平台结构地震作用下主要失效模式,平台抗震设计时应保证桩腿具有足够强度和入泥深度,避免强震作用下桩基失效而导致平台结构整体倾覆。     

考虑残余位移影响的梁式桥基于性能的抗震设计

以我国现行的桥梁抗震设计规范为依据,合理地选取4类场地320条强震记录,统计出适用于我国梁式桥抗震设计的弹塑性位移谱和残余位移谱,并改进正规化累积耗能参数,得到基于损伤性能指标的等效位移延性系数,并以此对桥梁的地震损伤模型进行探讨。在此基础上,提出考虑残余位移影响的梁式桥基于性能的抗震设计方法,并给出具体算例,其非线性时程分析的结果表明:该方法综合考虑了结构的变形和耗能能力,可有效地控制桥墩的首超破坏、塑性累积损伤以及震后残余位移,适用于我国短周期、低延性的一般规则梁式桥的中、低矮桥墩的抗震设计。     

地震动长周期反应谱数值计算方法研究

阐述了国内外反应谱的通用模型及计算方法,并指出其共性问题,简单介绍了等效线性化位移反应谱数值模型,探讨了抗震设计谱的发展趋势以及所涉及的新课题,从而促进抗震设计谱的研究。     

近场地震作用下钢筋混凝土桥墩基于位移的抗震设计

用387条近场地震记录通过回归分析得到了强度折减系数, 计算了与美国UBC97规范动力放大系数谱相容的弹性位移设计谱, 并建立了相应的基于结构破坏性能的非弹性位移设计谱。探讨了钢筋混凝土墩柱基于割线刚度法的迭代设计过程和改进的不需要迭代且能实现期望设计目标延性的基于非线性位移设计谱的两种抗震设计方法, 对这两种基于不同设计谱方法的设计结果进行了比较并用非线性时程分析进行验算, 结果表明本文提出的在近场地震作用下钢筋混凝土桥墩以位移为基础抗震设计方法的有效性。     

反应谱CQC法合理振型数确定的研究

结构抗震设计中,广泛应用反应谱CQC法计算结构的地震作用及其效应,参与组合的振型数是影响反应谱CQC法计算结果准确度的重要因素之一。本文对确定反应谱CQC法的合理组合振型数的方法进行了研究,应用反应谱CQC法的算例分析表明,质量参与系数法和振型位移控制法存在不足。本文根据对应规范反应谱的当量功率谱密度对质量参与系数法做出修正和完善,提出临界频率控制的方法,计算结果表明,此方法合理有效。     

用规范反应谱计算减震结构的探讨

从反应谱基本原理出发 ,探讨了应用规范反应谱计算减震结构时 ,结构位移、速度、加速度及相应的地震力、阻尼器出力和构件剪力之间的关系和求解方法。结论可供设计减震结构时参考     

规范反应谱长周期部分修正方法的探讨

为将反应谱方法应用于长周期大跨度桥梁结构的抗震设计,本文探讨了对现有公路工程抗震设计规范中地震反应谱的长周期段进行修正的方法.数字化强震记录反应谱的计算结果表明,地震动水平分量的位移反应谱可以有一个明显的峰点.同时当周期无限长时,地震动相对位移反应谱应等于地面运动位移最大值.以此为基础,增加了表达长周期地震动反应谱特性的参数.经过修正和补充的规范化反应谱可用于长周期大跨度桥梁结构的抗震设计.     

基于位移的非规则梁桥抗震设计

为防止非规则梁桥在地震下的不确定破坏,需要对其进行基于位移的抗震设计。以一类常见的非规则梁桥横桥向作为研究对象,采用推倒分析探讨如何建立合理的能力谱,提出如何将此能力谱与非弹性需求谱组合来预计非规则梁桥的地震位移需求,最后,在此基础上提出一种非规则梁桥基于位移的简化抗震设计方法。结果表明:以反应谱分析的位移形状作为分布力模式推倒结构,以最先屈服墩墩顶节点作为位移参考点,得到的推倒曲线可作为能力谱,其弹性段、低屈服段和高屈服段对应的位移形状比例系数需要分别取值;此能力谱与非弹性需求谱的组合能够预计非规则梁桥的地震位移需求,相应的基于位移的简化抗震设计方法能够对非规则梁桥进行合理的抗震设计。     

填充墙钢筋混凝土框架结构基于位移的改进抗震设计方法

按现行抗震规范设计的底部空框架填充墙钢筋混凝土框架结构,可能无法实现“强柱弱梁”的预期延性破坏机制。为此,建立了填充墙与主体框架协同作用的等效斜撑-框架模型,改进等效单自由度体系阻尼比与刚度的确定方法,提出了填充墙钢筋混凝土框架结构基于位移的抗震设计方法;针对底部为空框架的填充墙钢筋混凝土框架结构进行不同性能目标下的静力推覆分析,实现其“使用良好”、 “修复后使用”和“防止倒塌”性能水平的抗震设计。采用动力弹塑性时程分析方法和能力谱法验证了基于位移的改进抗震设计方法的有效性。分析表明,应用基于位移的改进抗震设计方法,可综合考虑填充墙对主体框架的利弊作用,实现结构性能抗震设计目标。     

钢结构跃层加层的地震反应分析

根据现行的抗震规范,结合具体的工程实例,通过建立空间三维有限元模型,分析了钢结构跃层加层结构的动力特性,并分别用振型分解反应谱法和时程分析法,对分离式和整体式外套框架跃层加层结构进行了地震反应分析,比较了两种结构的抗震性能,计算结果可为该结构的抗震设计提供参考.