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。     

基于Pushover的多层钢筋混凝土框架结构设计与抗震性能分析

以设防烈度为8度的某多层钢筋混凝土框架办公楼设计为工程背景,针对纯框架考虑楼板影响和同时考虑楼板与填充墙影响等三种情况,分别进行Pushover分析,结果表明在进行钢筋混凝土框架结构的抗震设计时,必须适当考虑现浇板与填充墙的影响;通过改变柱端弯矩增大系数的取值,研究二级钢筋混凝土框架的弯矩增大系数的合理取值,表明我国2010年规范对二级框架结构的柱端弯矩增大系数偏小,该值在1.85及以上时,能更好地实现延性框架结构设计。     

半刚接钢框架内填钢筋混凝土剪力墙结构超强系数的概率法研究

半刚接钢框架内填钢筋混凝土剪力墙(PSFRCW)结构的超强系数受材料力学性能及构件几何尺寸的变异性影响较大。采用的Latin超立方抽样方法考虑了PSFRCW结构中型钢、钢筋及混凝土材料力学性能的随机性,以及内填RC墙厚度、半刚性节点的抗弯刚度及受弯承载力的变异性,结合GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》设计了4组共计160个PSFRCW结构算例样本,分析了层数、抗震设防烈度对结构超强系数的影响。采用Pushover方法确定了160个PSFRCW算例分别在均匀分布及广义乘方水平力分布模式下的能力曲线。基于概率方法按置信水平为95%的单侧置信下限值确定了PSFRCW结构考虑层数、抗震设防烈度影响的超强系数。研究表明:考虑材料及构件几何尺寸变异性所确定的PSFRCW结构的超强系数较按材料性能及构件尺寸名义值所确定的PSFRCW结构的超强系数值约大15%。考虑高阶振型影响的广义乘方分布模式确定的PSFRCW结构的超强系数值要小于按均匀分布模式确定的PSFRCW结构的超强系数值。设防烈度相同时,PSFRCW结构的超强系数随层数的增加呈增大趋势。层数相同时,PSFRCW结构的超强系数随抗震设防烈度的增加呈降低趋势。在8度抗震设防区,PSFRCW结构的超强系数建议取为3.5;在9度抗震设防区,PSFRCW结构的超强系数建议取为3.2。     

考虑主次结构协同工作的框架结构抗震计算分析方法及其应用

在总结理论与试验研究成果的基础上,提出考虑主次结构协同工作的钢筋混凝土框架结构抗震计算分析实用方法,重点分析如何在计算中考虑现浇梁板以及填充墙与主体框架的协同工作性能。以一幢现浇框架结构近代建筑为例,分析考虑主次结构协同工作对既有建筑抗震性能评估的影响。实例分析表明:考虑现浇梁板及填充墙与主体框架的协同工作性能后,充分挖掘了既有结构的刚度与强度潜力,计算的结构刚度明显增大,位移反应明显减小,抗震承载力明显提高,得到的安全性与抗震性能评估结论更加合理并符合实际。     

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。     

钢框架结构屈服位移比的稳定性分析

基于我国抗震规范设计一6榀典型钢框架结构,并利用pushover方法确定结构的整体能力曲线,重点研究层数、加载方式、设防烈度对结构屈服位移比的影响,分析最大层间侧移比同结构顶点位移比的比值(β)的变化规律。结果表明:水平荷载分布模式对结构的整体能力曲线有较大影响,对结构的屈服位移比及β略有影响;结构的屈服位移比随着结构层数的增多而降低,β随着结构层数的增多而增加;设防烈度对结构的屈服位移及β影响很小。     

不规则钢筋混凝土异形柱框架结构的抗震性能

按现行规范及技术规程设计了设防烈度为8度的一个不规则的钢筋混凝土异形柱框架结构，并进行了双向水平地震作用下的空间三维非线性地震反应分析，考查了异形柱框架结构在罕遇地震水准下的整体抗震性能，对结构能否达到抗震设防目标进行了初步评价。结果表明，8度区按规范设计的结构在罕遇烈度地震作用下基本能够达到预期的抗震设防目标。     

RC框架结构梁板柱空间协同抗连续性倒塌非线性有限元分析

采用三维实体退化虚拟层合单元非线性有限元分析法,考虑梁板柱空间协同效应,经对一单层2×2跨RC空间板柱结构中柱失效倒塌试验模拟分析并与试验结果对比之后,分别对三种不同抗震设防RC空间框架结构模型进行连续性倒塌非线性仿真分析,得出随抗震设防烈度提高,框架结构抗连续性倒塌的空间刚度增大,倒塌模式从"缓变型"向"陡变型"转变;抗震设防烈度越高,结构竖向抗连续性倒塌能力越强;楼板膜效应延缓了梁悬链线阶段的出现,而框架梁对楼板膜应力机制和悬链面机制起到加强作用,楼板与框架梁协同工作在悬链线(面)阶段整体提高竖向抗连续性倒塌能力等研究结论。     

探讨钢筋混凝土结构“强柱弱梁”影响因素及对策

文章通过钢筋混凝土框架结构在地震破坏时难以实现梁铰机制破坏先于柱铰机制破坏这一现象,分析了现浇楼板、填充墙、柱轴压比等因素对结构强柱弱梁的影响,提出现浇板有效翼缘宽度贡献、等刚度代换填充墙、合理控制柱的轴压比等对策来实现结构的强柱弱梁,以期改善结构的抗震性能。     

多层石膏墙体钢网格式框架结构影响系数研究

GB 50011-2010《建筑抗震设计规范》并未给出多层石膏墙体钢网格式框架结构的结构影响系数,因此其抗震设计荷载取值还不明确。基于此,依据GB 50011-2010规范设计了6个典型的多层钢网格式框架结构模型,通过推覆分析得出结构的能力谱曲线,基于改进能力谱法得出罕遇地震和抗震设防烈度地震作用下的需求谱曲线。将结构的能力谱曲线和延性需求谱曲线族置于统一坐标系中,确定结构的目标位移以及性能关键点坐标。进一步考虑层数及标准层布置对结构延性和超强系数的影响,评估结构的抗震性能并给出结构影响系数取值。研究表明：多层钢网格式框架结构在抗震设防烈度地震和罕遇地震作用下的变形均满足抗震规范要求;其结构影响系数取3.0,位移放大系数取4.0;该结构可采用现行抗震规范进行设计,但设计结果偏于保守。     

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。     

钢筋混凝土框架结构超强研究

结构超强对结构在强烈地震中保持良好的性能具有重要的作用。本文首先给出了严格按我国抗震规范设计的几个典型钢筋混凝土框架结构,用大量经过筛选的地震动记录,分别利用动力时程分析法和Pushover方法确定了结构的整体能力曲线,并研究了结构在非弹性阶段由于内力重分布而形成的超强,得出结论:利用时程分析法建立结构的整体能力曲线时,地震动记录的场地条件对结构的能力曲线影响不大;动力时程分析法和Pushover方法给出的超强的差别随层数的增多而增加;在还没有进行大量细致的工作和研究之前,可以保守地认为严格按我国抗震规范设计的钢筋混凝土框架结构的超强系数最小值为2。     

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。     

汶川地震中填充墙钢筋混凝土框架结构抗震性能思考

填充墙钢筋混凝土框架结构系指钢筋混凝土框架结构中为了围护或分隔房间在柱间嵌筑砖或其它砌块填充墙体而形成的一种复杂组合结构。已有的研究表明,填充墙对框架结构的承载力、刚度、变形性能及整个建筑物的动力特性均有很大的影响。目前中国的设计规范中对于填充墙与框架的协同工作无量化的设计方法。汶川大地震中大量填充墙框架结构发生不同程度的损坏,该类建筑的表现极大地丰富了人们对其抗震性能的认识。详细介绍了地震中填充墙框架结构的各种表现,试图分析其破坏机理,在此基础上为该类建筑物的抗震设计提出建议。     

8度区框－剪结构中框架在罕遇地震下的反应性态

框架剪力墙结构中的框架的受力性能不同于纯框架结构。为了考察框架剪力墙结构中的框架在强震下的抗震性态,首先严格按中国设计规范完成了1个8度0.3 g分区24层和1个8度0.2 g分区30层框架剪力墙结构的抗震设计。然后对结构进行了在相当于罕遇水准的多条地面运动输入下的非弹性动力反应分析,初步识别了结构的地震反应性态。分析结果表明,结构中的框架部分在强震下基本保持未屈服状态,而剪力墙连梁是结构主要的塑性耗能部件,部分墙肢底部也进入了屈服后的塑性变形状态。从框架部分所处的偏有利的受力状态和设计规范对其所采取的强化措施这2个方面分析了框架部分未进入屈服的原因。建议对我国8度区总高超过60m的框架剪力墙结构中的框架部分的现行抗震构造措施可有条件地适度放松。     

多遇地震下填充墙侧向刚度对RC框架结构抗震性能的影响

目前,我国RC框架结构抗震设计通常采用纯框架模型:将填充墙作为非结构构件,不考虑其抗侧力作用仅将墙体重量当作外荷载加到计算模型上,通过减小结构自振周期考虑填充墙对结构整体刚度增大作用。然而,多遇地震下填充墙具有一定的抗侧刚度,在其影响下纯框架计算模型是否合理有待商榷。针对该问题,建立考虑填充墙布置的RC框架结构计算模型,并进行线性动力时程分析。对计算结果进行分析表明:当填充墙均匀布置时,从框架部分承担水平地震作用力方面考虑纯框架模型是合理的,而从框架柱轴压力方面考虑又是不合理的;当填充墙不均匀布置时,结构抗震性能的各个指标均有很大的不同,纯框架模型是不合理的。     

Performance of alternative CFRP retrofitting schemes used in infilled RC frames

A number of experimental studies have been reported in recent literature about the beneficial effects of infill walls on the seismic response of reinforced concrete (RC) frames. The experimental study presented in this paper mainly focuses on the behavior of bare and carbon fiber reinforced polymer (CFPR)-retrofitted infilled RC frames with different bracing configurations. Quasi-static experimental results are presented and discussed on six 1/3-scaled infilled RC frames that were retrofitted using CFRP material in various schemes. The test results showed a significant increase in the yield and ultimate strength capacities of the frames with a decrease in relative story drifts, especially in the cross-braced and the cross diamond-braced type of retrofitting schemes. The energy dissipation capacities of the retrofitted frames turned out to be more than those of the bare infilled frame, thus reducing the seismic demand imposed on the frames. The cross diamond-braced type of retrofitting scheme, which was positioned on the infill wall and outside the beam–column connection regions of RC frame, showed the best behavior among the other schemes. This scheme not only prevented brittle shear failures of the infill wall, but also prevented the transfer of additional forces to the weak and brittle beam–column connections.     

多层砌体填充墙框架结构抗震性能试验研究

为了研究砌体填充墙沿框架层不连续布置对框架结构抗震性能的影响,进行了3榀两层单跨砌体填充墙框架结构模型、1榀单层单跨砌体填充墙框架结构模型、1榀两层单跨框架结构模型和1榀单层单跨框架结构模型的对比试验,分析了各试件的破坏特征、滞回曲线、骨架曲线、位移延性、刚度退化、承载力退化和耗能性能等抗震性能指标。结果表明：无论是单层单跨还是两层单跨的砌体填充墙框架结构,其水平峰值荷载和初始刚度比相应的纯框架结构均有较大幅度的提高,且其刚度退化程度比相应纯框架结构要缓慢;砌体填充墙的存在提高了框架结构的抗侧刚度和水平峰值荷载,使框架结构的变形由剪切型逐渐转变为弯剪型;砌体填充墙参与了结构的滞回耗能,填充墙框架的位移延性和累积耗能能力明显优于框架;砌体填充墙沿框架层不连续布置会引起框架结构层间侧移刚度和层间受剪承载力发生突变,影响框架结构的破坏形态,但由于砌体填充墙参与了框架结构的滞回耗能,故其仍具有较好的抗震性能。     

足尺水泥聚苯模壳格构式混凝土填充墙钢筋混凝土框架抗震性能试验研究

为研究水泥聚苯模壳(EPSC)格构式混凝土填充墙钢筋混凝土(RC)框架的抗震性能,对一足尺单层EPSC格构式混凝土填充墙RC框架模型进行了振动台试验。试验中考虑了墙体开洞及墙体与RC框架的连接方式,研究了不同强度地震动作用下模型结构的动力特性、加速度反应、位移反应、层间剪力和动应变反应。研究结果表明：连续强震动作用下EPSC裂缝数量较多,部分格构柱水平开裂,而RC框架未发现损伤,EPSC格构式混凝土填充墙RC框架具有良好的抗震性能;模型最大层间位移角仅为1/513,格构式混凝土墙体的存在极大增强了RC框架的抗侧刚度;墙体与RC框架设置不同间距、长度的拉结筋均能提高墙体的平面外稳定性能,可控制墙体与框架协同工作。