基于IDA的全钢管混凝土框架结构地震易损性研究

为研究全钢管混凝土住宅框架结构的性能,通过OpenSees平台建立了16层全钢管混凝土框架的有限元模型,基于增量动力分析的方法对结构进行不同强度地震作用下的动力时程分析,定义了不同破坏状态下的结构性能水准,根据概率需求分析模型得到地震易损性曲线,并结合易损性指数定量的评价结构震后破坏程度.结果 表明:随着PGA的增大,...     

极罕遇地震作用下剪力墙结构地震易损性分析

为深入研究极罕遇地震作用下剪力墙结构的整体抗震性能,文中依据我国现行规范设计了不同设防烈度、不同高度的9个剪力墙结构,在SAP2000中对其进行数值建模,通过对其他试验进行数值建模并对比数据结果,验证了建模方法的合理性与实用性.基于所建数值模型,采用增量动力分析(IDA)方法,模拟了剪力墙结构从弹性、塑性、倒塌全过程的...     

地震作用下钢框架结构竖向连续倒塌可靠度分析

通过建立典型钢框架的连续倒塌分析数值模型,使用拉丁超立方抽样方法抽取随机样本进行可靠度分析,考虑结构参数的不确定性影响,确定完好结构在地震作用下发生局部损坏的概率。以大震作用下可靠度指标最小的构件作为结构的失效构件,基于整体可靠度方法,采用拆除构件法对失效构件进行拆除并施加地震荷载进行分析,得到不同失效模式下受损结构发生连续倒塌条件可靠度指标和失效概率。最后结合失效构件的失效概率,研究结构在地震作用下的连续倒塌全概率可靠度。研究表明,运用可靠度理论对钢框架结构进行连续倒塌可靠度分析,可以直观地得到地震作用下钢框架结构发生连续倒塌的概率,为准确评价钢框架结构在地震作用下的抗连续倒塌能力提供依据。     

不同抗剪模型下高强混凝土剪力墙数值模拟分析

基于修正斜压场理论和扰动应力场模型分别对不同剪跨比的高强混凝土剪力墙拟静力试验进行数值模拟,得到相应的滞回曲线和骨架曲线。与试验数据对比,结果表明:较之于修正斜压场理论模型,基于扰动应力场模型计算的PΔ滞回曲线与试验PΔ滞回曲线吻合更好,得到的破坏形态及裂缝分布图与试验基本相同。充分说明了基于扰动应力场模型的有限元数值模型能够较好地模拟循环荷载作用下的高强混凝土剪力墙构件的滞回特性。     

双塔连体复杂结构抗震性能数值分析

针对双塔连体复杂高层结构,结合ABAQUS强大的非线性求解能力,通过SATWE建立结构分析模型导入ABAQUS中进行弹塑性动力数值模拟分析。所研究工程采用不等高的主、副双塔,副塔立面一侧成斜线向上扩张,刚度和质量均不对称,超出国家现行设计规范和规程规定。选用修正的弹塑性损伤本构模型在ABAQUS中二次开发,地震波采用上海某人工波SHW2,得到结构在7度多遇和罕遇地震作用下的破坏模式和内力、变形情况。将计算结果和振动台试验数据进行比较,结果表明:采用修正的本构模型在ABAQUS软件中的分析结果与振动台试验结果在结构自振频率、振型形态、最大楼层位移、顶层位移时程等方面符合较好,为双塔连体类型的复杂高层结构在地震作用下的受力状态和反应特点提供了一种行之有效的弹塑性数值模拟方法。     

单层钢框架结构振动台试验与数值模拟对比分析

基于振动台试验结果,采用有限元分析软件ETABS和时程分析法分别模拟单层钢结构模型在不同的地震波及地震加速度峰值条件下的地震反应。在相同加速度峰值的地震波作用下,模型结构的地震反应数值模拟结果与振动台模型试验实测结果吻合良好,证明本文的分析模型及方法是可行的,可作为振动台结构模型试验的辅助工具。     

高层框筒结构建筑抗震性能试验研究与数值模拟

为研究某框筒结构高层建筑的抗震性能,建立了缩尺比例为1/50的简化试验模型,并采用ANSYS验证了试验模型简化方法的可靠性。通过振动台试验得到了模型结构在不同烈度地震荷载作用下的固有特性和动力响应,并对该高层建筑的抗震性能进行了分析。将试验推算数据和原型结构数值模拟结果进行对比,验证了试验数据的可靠性。研究结果表明,该试验模型简化方法能够满足高层建筑抗震性能试验研究的要求;试验数据按相似比推算至原型后与数值模拟数据相吻合,验证了原型结构能够满足抗震设防要求。研究方法和成果可为振动台试验模型简化以及高层建筑抗震性能研究提供参考。     

混凝土组合剪力墙结构建筑倒塌过程的模拟与防倒塌设计

分析对混凝土组合剪力墙结构性能的数值模拟方法,基于离散单元法提出结构倒塌分析的理论模型。针对混凝土组合剪力墙内的局部破坏作用,在分析构件反应的基础上采用离散单元法对结构平面倒塌过程进行了数值模拟通过试验研究了混凝土块体间碰撞的力学行为,并结合扩展的数值分析建立混凝土块体在碰撞形式下的计算模型。分析地震作用下混凝土组合剪力墙框架结构及砌体结构空间倒塌过程。通过图形建模技术,实现混凝土组合剪力墙结构倒塌过程数值模拟。模拟结果与振动台模型试验结果及工程实测结果比较表明,所采用的离散单元法适合混凝土组合剪力墙结构大变形阶段的分析。同时对不同荷载及作用下建筑结构抗倒塌设计方法进行了总结,并指出混凝土组合剪力墙结构参数对抗连续倒塌性能的影响及实用的防连续倒塌设计方法。     

基于损伤指标和易损性曲线的圆形钢筋混凝土柱建模分析

为了解混凝土构件在地震等灾害工况下的整体损伤情况,针对圆形钢筋混凝土柱,建立非线性动力学分析模型,通过搭建结构试验体模型,对比理论分析与试验测试结果。在此基础上,建立了圆形钢筋混凝土柱体的损伤模型,基于Park-Ang损伤理论模型,给出圆形钢筋混凝土柱的地震损伤评估指标,并结合损伤指标进行试验体模型的易损性曲线的分析,根据圆形钢筋混凝土柱试体的易损伤曲线,可以很清晰看到不同的地面峰值加速度下,试体不同程度损伤的概率,有助于评估地震作用下,类似构件所造成的不同损伤程度和概率,从而进行对应结构的补强或经济效益补偿。     

钢框架结构易损模型的构建

为了评价不同外力作用下钢结构的损伤程度,考虑了滞回变形幅值对累积损伤耗能效应的影响,建立了一种基于地震、爆炸以及火灾损伤评估的脆弱性分析方法。该方法首先建立大型地震结构样本,进行一系列动力分析,得到与不同损伤状态对应的结构响应和承载力的概率函数,然后绘制脆弱性曲线,并评估其在不同外力强度下的损伤状态。以数值例子为基础,分析了3层钢结构在强震作用下的基准结构模型,得出理论脆弱性曲线,并评估了不同损伤程度下的超越概率。     

基于贝叶斯理论的混凝土梁结构损伤识别方法研究

总结桥梁结构损伤识别中存在的问题及目前传统手段面临的挑战和局限,提出基于贝叶斯理论的结构损伤识别方法,将测试噪声与建模误差纳入统一框架,利用少量测点数据,可在信息不完备的条件下识别损伤概率分布情况,并通过连续监测数据对不确定模型参数后验概率密度函数进行不断修正。制作混凝土梁模型,通过预设缺陷对损伤识别方法进行试验验证。研究结果表明,基于贝叶斯理论的损伤识别方法可根据监测数据的不断累积,实现结构在不同工况下的损伤识别和合理评价。     

概率地震需求分析的简化方法研究

概率地震需求分析的主要工作是获得不同地震动强度水平下结构地震需求的概率分布。本文采用与结构基本周期对应的线弹性加速度反应谱Sa作为地震动强度指标,结构的位移延性为地震需求指标。通过对大量单自由度体系非线性时程分析结果的统计及回归分析,获得了在给定结构强度折减系数R、周期T的条件下,延性需求的均值和标准差的拟合公式,并建立了概率的等R延性需求谱。基于该谱,提出了简化的概率地震需求分析方法。算例分析表明,建议方法的计算结果与增量动力分析方法的计算结果接近,但计算量却大为减少。     

单自由度体系在多次地震作用下的响应分析

基于opensees软件,通过数值模拟与国外学者的试验数据的比对,验证有限元模型的可靠性。对3个不同周期的模型进行多次地震分析和单一地震分析。结果显示,结构在多次地震作用下存在残余变形和振幅增大等现象。由于多次损伤的积累,多次地震分析下结构的抗震性能出现不同程度的变化,且与结构周期和地震波存在一定的关联性。     

建筑结构倒塌过程模拟与防倒塌设计

针对结构性能的数值模拟方法进行了综合分析,基于离散单元法提出了结构倒塌分析的理论模型。通过试验研究了混凝土块体间碰撞的力学行为,并结合扩展的数值分析建立了混凝土块体在不同碰撞形式下的计算模型。针对建筑物内的局部爆炸作用,在分析构件反应的基础上采用离散单元法对结构平面及空间倒塌过程进行了数值模拟。建立了适用于任意加载路径的材料弹簧力-位移本构关系,据此分析了地震作用下钢筋混凝土框架结构以及砌体结构空间倒塌过程。采用基于OpenGL的图形建模技术,实现了结构倒塌过程数值模拟结果的三维可视化。模拟结果与振动台模型试验结果及工程实测结果比较表明,所采用的离散单元法适合结构大变形阶段的分析。为提高计算效率和精度,有必要采用多尺度的模拟分析。另外,对不同荷载及作用下建筑结构抗倒塌设计方法进行了总结。并指出结构参数对抗连续倒塌性能的影响、结构倒塌机理、实用的防连续倒塌设计方法以及地震作用下结构防倒塌定量设计方法等方面尚待深入研究,以便建立相应的防倒塌设计规范。图15参21     

基于随机多项式展开的流固耦合非饱和土坡概率反分析

降雨入渗条件下非饱和土坡流固耦合作用复杂,具有高度非线性的特点,一般采用数值方法模拟。数值模型计算量大已成为监测数据概率反分析的重要制约因素。提出一种基于随机多项式展开(PCE)的概率反分析方法。该方法采用随机多项式展开构建土性参数与数值模型响应的显式函数,作为概率反分析中原数值模型的代替模型,与基于贝叶斯理论和马尔可夫链蒙特卡罗(MCMC)模拟的概率反分析方法相结合,从而有效提高非饱和土坡流固耦合参数概率反分析的效率。通过降雨入渗非饱和土坡算例研究,结果表明,与基于数值模型的常规随机反分析相比,两种方法在后验分布统计值、95%置信区间等结果非常接近,基于PCE的概率反分析计算效率显著提高,结果可靠。     

基于静力试验的梁端铰型受控摇摆钢筋混凝土框架地震响应数值分析

梁端铰型受控摇摆钢筋混凝土框架结构（CR-RCFB）是一种新型可恢复功能结构。首先介绍了CR-RCFB结构的振动台试验,试验后结构主体构件没有损坏,仅可更换的耗能装置失效;其次对CRRCFB结构进行低周反复加载试验,得到节点的弯矩-转角滞回曲线、骨架曲线和转动刚度,并将实测力学参数提供给数值分析模型;采用ABAQUS软件建立了CR-RCFB无控结构与有控结构的有限元数值计算模型,对上述模型进行地震动时程分析,得到了结构动力特性和不同地震作用下的加速度响应和位移响应,并与振动台试验结果进行对比分析。研究结果表明,将静力试验得到的实测参数输入计算模型得到的数值模拟结果与振动台试验结果吻合良好。     

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。     

考虑倒塌概率修正的钢筋混凝土框架结构地震易损性分析

为研究倒塌概率对非倒塌极限状态的影响,提出了考虑倒塌概率修正的结构地震易损性分析方法。基于全概率定理,将结构极限状态划分为倒塌状态和非倒塌状态两类,若结构发生倒塌则认为结构发生非倒塌极限状态破坏的概率为100%。考虑倒塌概率修正的地震易损性分析方法包含直接方法和间接方法,其中,直接方法是直接对传统地震易损性函数进行修正,而间接方法仅修正地震易损性函数中的概率地震需求参数。以4榀不同高度不同设防烈度的钢筋混凝土平面框架结构作为研究对象,选择100条实际地震动记录作为输入,分别采用直接方法和间接方法开展考虑倒塌概率修正的地震易损性分析。结果表明：倒塌概率对轻微破坏和中等破坏极限状态的影响较小,而对严重破坏极限状态的影响较大;在地震动强度较小时,两种方法对地震易损性的修正结果相差较小;随着地震动强度的提高,两种方法对地震易损性修正结果的差距逐渐增大。     

钢框架结构在地震作用下累积损伤分析及试验研究

钢框架结构在强地震作用下将进入非线性状态,结构的刚度和强度等力学性能随之降低,从而影响到结构以后的抗震性能。因此,如何确定结构在一次或多次地震作用后的力学性能,是结构在多次地震作用下动力分析的重要内容,为了达到这个目的,首先需要确定结构在每次地震作用后各层的累积损伤指数,再通过损伤指数来定量确定结构的剩余刚度和剩余强度。本文通过钢框架结构的多次振动台模拟试验,应用损伤力学理论,建立钢框架结构在地震作用下考虑损伤累积效应的双线性恢复力模型,结构在地震作用下的动力分析采用层间模型,并运用Wilson-θ法进行计算分析,通过试验和计算的对比,在多次地震作用后,由于框架结构的层间模型产生了强度和刚度的退化,考虑损伤累积效应后的计算结果更符合试验结果,最终为地震作用后的结构的修复和抗震能力的评估提供分析基础。     

不同围压作用下砂岩蠕变特性及非线性黏弹塑性模型研究

基于不同围压作用下蠕变试验,得到重庆地区砂岩蠕变规律。研究表明:Burgers模型能有效描述砂岩的瞬时弹性变形、衰减蠕变变形与等速蠕变变形,且运用最小二乘法拟合的结果表明串联Kelvin模型对其有优化作用。根据不同围压作用下加速蠕变试验曲线特征,采用黏滞系数随时间按幂函数衰减的经验模型,并串联具有修正与优化功能的Kelvin模型,得到可体现不同围压作用下加速蠕变特征的改进黏塑性模型。将该改进模型与Burgers模型串联,可构成新的黏弹塑性模型。基于试验数据,采用1stOpt软件的全局优化算法,进行模型参数识别后得到合理的结果;对比试验曲线和理论曲线,模拟效果良好,验证了新模型的适用性。