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θ_max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。     

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。     

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。     

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.     

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。     

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。     

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。     

钢框架混凝土核心筒结构易损性分析

钢框架与混凝土核心筒变形能力差异较大,不适宜采用统一的变形指标评价其抗震性能。从构件在地震作用下是损伤程度入手,针对不同构件提出不同损伤模型,考虑各构件对结构整体损伤的影响,采用加权系数法确定构件的权重系数与重要性系数、楼层的权重系数,得到结构基于构件的整体损伤模型,并依据结构损伤程度划分极限状态。采用15条地震动记录对钢框架混凝土核心筒进行IDA分析,对比同时考虑地震动不确定性与结构不确定性时结构倒塌与非倒塌状态的易损性曲线。     

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方法的两层三跨地铁地下结构地震易损性分析

以两层三跨地铁车站为研究对象,建立典型工程场地下的土–结构非线性相互作用分析模型,将基于IDA方法的结构地震易损性分析方法引入到地铁车站结构中,初步探讨适用于浅埋地下结构的地震动强度指标IM及地下结构地震响应随地震动幅值增大的变化规律,并建立浅埋地铁车站结构抗震易损性曲线,得到结构在不同地震烈度水平下的失效概率。分析结果表明:非自由场下地表处的PGA为合适的IM指标;与已有经验易损性曲线的对比结果表明易损性分析方法是可行的,可以定量的给出结构在不同性能水准下的失效概率,为地下结构的抗震设计提供参考。     

填充墙竖向不规则布置的框架结构抗震性能分析

基于Etabs软件对钢筋混凝土框架填充墙结构进行动力分析,采用振型分解反应谱法从结构周期、楼层最大位移、楼层剪力与侧向刚度以及柱端弯矩等方面分析了地震作用下竖向不规则布置的填充墙对结构抗震性能的影响。结果表明,填充墙的设置提高了结构整体刚度,自振周期减小,其布置形式导致结构位移增大和自振周期减小程度不一,且形成竖向刚度突变的薄弱层,薄弱层层间位移增大,薄弱层越往下结构顶点位移越大;填充墙承担了45%~60%剪力和弯矩,使得柱端弯矩和剪力大幅减小,改善结构受力性能,薄弱层处柱端弯矩和剪力会发生突变,并随薄弱层往下增加值越大。     

楼板局部设缝框架的柱端弯矩增大系数可靠指标分析

本文通过对楼板局部设缝框架的柱端弯矩增大系数可靠指标分析,表明柱端弯矩增大系数η_c随实配系数λ_s增大而增大,且实配系数λ_s是框架结构实现"强柱弱梁"最大的制约因素。在λ_s=1. 0时柱端弯矩增大系数η_c=1. 6;在λ_s≤1. 1中节点柱端弯矩增大系数η_c≤1. 7,边节点下部受拉柱端弯矩增大系数η_c≤2. 2;可见,楼板局部设缝框架对框架结构采用现行《建筑抗震设计规范》中的柱端弯矩增大系数有助于实现"强柱弱梁"屈服机制。     

基于性能的钢框架结构地震易损性分析

结合我国2010版抗震规范,根据结构极限状态定义结构整体地震需求参数的损伤状态极限限值和性能水平,提出基于性能的有效评估结构抗震性能的易损性分析方法。以一钢框架结构为例,考虑地震动输入的不确定性,基于增量动力分析(IDA)获得结构地震需求参数与地震动强度指标之间的关系,回归最大层间位移角与地震动峰值加速度的对数函数关系式,得到结构的易损性曲线,由此确定结构在不同地震作用下处于不同性能水平下的失效概率。并与传统的破坏标准的地震易损性分析结果进行比较,结果表明:不同破坏标准下易损性分析结果不同;规范的各种破坏状态偏于保守;在大震作用下,结构倒塌风险小。为钢框架结构抗震设计、地震灾害损失评估和未来地震的损失预测提供参考依据。     

考虑现浇楼板的柱端弯矩增大系数可靠指标分析

本文分析了考虑梁侧楼板有效翼缘宽度范围内板配筋的框架柱端弯矩增大系数可靠指标关系,表明考虑梁侧现浇楼板配筋,抗震规范给出的柱端弯矩增大系数难以实现梁铰屈服机制,柱端出现塑性铰难以避免。分析表明,柱端弯矩增大系数取值达到2.0以上,才能满足建筑结构安全等级为二级时延性破坏的可靠指标β基准值。     

型钢混凝土框架-核心筒混合结构地震易损性分析

增量动力分析(IDA)是进行结构抗震性能评估的一种有效方法,根据IDA方法的原理和特点,提出用其进行型钢混凝土(SRC)框架-核心筒混合结构地震易损性分析的具体步骤;将SRC框架-混凝土核心筒的性能水平划分为5档,在统计分析基础上提出各性能水平的层间位移角限值,并进一步建立SRC框架梁柱和混凝土剪力墙的单元模型。采用IDA方法对一规则SRC框架-混凝土核心筒进行分析,以PGA和Sa作为地震强度参数得到结构地震易损性曲线,分析表明,结构超越生命安全和接近倒塌的概率较小,其在不同地震作用下均具有良好的抗震性能。     

钢筋混凝土框架结构地震易损性分析

本文以一榀7层的钢筋混凝土框架结构为分析对象,采用SAP2000建立有限元模型,选取非线性Nlink单元来模拟梁和柱两端的塑性角,其中柱铰单元采用纤维PMM铰,梁铰单元设置弯矩铰。分别指定最大层间位移角和最大顶点位移角作为结构地震需求参数,并定义了相应的破坏状态。输入8条地震动记录进行结构地震易损性分析,得到了相应的易损性曲线。该方法可为结构的抗震性能评价提供参考。     

混凝土框架结构抗震设计的弯矩增大系数

基于结构的不同功能失效时对应的损失值不同这一基本事实,利用分枝限界法找出了框架结构在地震作用和竖向荷载共同作用下的主要失效模式和代表机构,通过引入基于失效概率的结构优化模型和结构失效损失期望值,并结合一个框架算例,对现行抗震设计规范的“强柱弱梁”弯矩增大系数的取值进行校核,优化分析得到了柱端弯矩增大系数的合理取值。计算结果表明,梁式失效机构的可靠指标为1.8,柱式失效机构的可靠指标为2.6,说明按照现行抗震设计规范设计的混凝土框架结构,可以满足“强柱弱梁”的要求。     

传统框架及楼板局部设缝框架柱端弯矩增大系数分析

柱端弯矩增大系数是实现结构"强柱弱梁"的关键措施之一。分析了传统框架的柱端弯矩增大系数,表明现浇楼板对框架梁端抗弯承载力的贡献不可忽略,抗震规范给出的柱端弯矩增大系数难以实现梁铰屈服机制,柱端出现塑性铰难以避免,由此对框架梁侧楼板局部设缝,以消除楼板对框架梁端抗弯承载力的贡献,从而分析该楼板局部设缝框架的柱端弯矩增大系数,表明现行抗震规范给出的柱端弯矩增大系数对于楼板局部设缝的框架可以实现"强柱弱梁"屈服机制。