基于成本-效益准则的高层RC框架结构优化设计(Ⅰ)——方法

成本-效益准则是基于性能的抗震设计的重要原则,该准则在设计中除了考虑技术要素外,还考虑经济、社会等诸多因素,它所追求的设计目标为结构在其寿命周期内的总造价最小.因此,结构全寿命造价评估是基于性能的抗震设计的基本问题.在已有全寿命造价优化模型的基础上,提出了三目标函数全寿命造价优化模型.与已有的全寿命造价模型相比,该模型除考虑结构初始造价、损失期望外,还考虑了反映结构设计与施工复杂性的构件截面类型数量;另外,还将结构在其运行期间的检查、维护费用及由于优化导致建筑使用面积变化所引起的租金收益影响也列入到结构全寿命造价中.最后,基于所提出的优化模型,给出了以多目标遗传算法为搜索引擎、运用MATLAB语言开发的高层RC框架结构基于成本-效益准则的自动优化程序流程图.     

钢框架带悬臂梁拼接节点的抗水平地表变形试验研究

以单层单跨带悬臂梁段拼接钢框架为研究对象,通过地表变形的物理相似模拟试验,研究了钢框架带悬臂梁段拼接节点在地表水平变形作用下的附加应力和变形规律。主要研究在水平拉伸和水平压缩作用下,拼接节点处腹板拼接板和上下翼缘拼接板内产生的附加内力及变形曲线,分析了上下翼缘拼接板和腹板拼接板中间位置点的变形值随着试验加载值的增加而变化的原因。研究结果表明:地表水平拉伸作用最为不利;拼接节点虽会产生附加变形,但在很大程度上仍处于弹性阶段,卸栽后可以恢复,表现出良好的抗变形性能。最后给出建议:在地表变形地区新建或加固改造钢结构建构筑物时,采用钢框架带悬臂梁段高强螺栓拼接连接,可以很好地吸收变形能。     

采用粘滞阻尼器的某口腔门诊楼消能减震设计

某口腔门诊楼运用了粘滞阻尼器进行该门诊楼消能减震设计,该门诊楼位于云南省的某高烈度地区,在进行数值模拟建立原结构模型并添加粘滞阻尼器建立减震结构模型以及对采用了消能减震器的结构整体进行了分析时运用了PKPM和大型商业有限元分析软件SAP2000。在其分析之中包含了多遇地震与罕遇地震作用下结构的弹性分析与塑性分析。根据预期的水平地震力和位移控制要求及耗能参数,估算结构的附加刚度和附加阻尼比,选择合适的耗能减振器类型并配置在相应位置。运行分析之后提取分析结果进行对比得到:在遭遇不同的地震作用下,该结构由于添加了粘滞阻尼器从而具备良好的抗震性能,在地震作用下发挥了良好的耗能能力,保障了门诊楼主体结构的安全,达到了预期的目标。     

MPA法和Pushover法在掉层框架结构中的适用性对比分析

结合已有的规则结构分析结果,设置不同的掉层跨数、掉层数量的掉层结构,以逐步增量弹塑性时程分析(IDA)结果为依据,运用多模态Pushover法(MPA)和传统的Pushover法进行对比分析。结果表明:相对于规则框架结构,除MPA外,掉层结构的掉层部分在各类侧向力分布模式相对于IDA下的层间Pushover曲线有较大差异。SRSS分布下在掉一、二层位置,过高估计结构的响应。上接地层以上部位各侧向力下的层间Pushover曲线较IDA曲线误差较小。掉层的楼层的层剪力在上接地位置存在明显的突变。掉层跨数的改变对上部楼层弹塑性分析结果影响较小,但跨数的改变会改变同等烈度下结构的层间Pushover曲线和内力响应。与此同时,掉层跨数的增加会减轻"剪力突变"现象。伴随着掉层层数的增加,掉层部分均匀分布和倒三角分布与IDA下层间推覆曲线的差异会扩大。总之,相对于传统Pushover分析,MPA分析的结果更接近于相对准确值,需要进一步研究以提高精度。     

近海大气环境下RC框架结构时变地震易损性分析

由于近海大气环境中存在的氯离子会侵蚀RC框架结构,造成材料性能不断劣化,最终降低了RC框架结构的抗震性能。为研究近海大气环境下RC框架结构地震损伤风险变化规律,基于钢筋均匀锈蚀模型及混凝土开裂前后钢筋锈蚀速率的变化规律,提出了一种改进的钢筋锈蚀率概率模型,并构建材料性能劣化模型。在此基础上,根据解析易损性分析理论,建立考虑氯离子侵蚀的近海大气环境RC框架结构时变易损性分析方法,并构建典型结构,分析不同损伤状态下的时变易损性曲线,评估其时变易损性与损伤状态。研究结果表明：当地震动强度指标取值相同时,各损伤状态结构在服役龄期内的地震易损性呈现出非线性增大趋势,抗震性能不断退化;以易损性指数作为结构损伤指标时,按照我国规范设计的RC框架结构,在30 a服役龄期内能够满足我国三性能抗震设防水准。     

施工误差对RC框架结构层间位移角限值可靠度的影响研究

施工质量的变异性是造成钢筋混凝土框架结构体系可靠度不确定的重要原因之一。结合增量变异性分析方法,考虑施工质量的随机性,利用ANSYS有限元软件,考虑各楼层的失效相关性,对钢筋混凝土框架结构的体系可靠度进行计算,分析层间位移角对施工质量的灵敏性,定量地说明施工质量的变异性对框架结构的体系可靠度的影响,并基于可靠度理论对施工误差限值进行了研究,得到了钢筋混凝土框架结构施工误差限值建议值。研究结果表明:材料强度和结构几何尺寸的随机性对框架结构楼层层间位移角均具有较大影响,尤其是混凝土抗压强度。体系可靠度随混凝土抗压强度的均值增大逐渐增大,随标准差的增大而减小。截面尺寸、箍筋间距的均值变异性对整体可靠度的影响也较明显,其次就是钢筋保护层标准差的变异。施工误差限值的建议值为:梁柱截面高度偏差限值为(-6,12)mm,箍筋间距偏差限值为(-26,26)mm,保护层厚度偏差限值为(-5.5,5.5)mm。     

你的房子抗震吗?

"夺命的是建筑物,而不是地震。"汶川大地震再次验证了这句老话。那么,现实中,究竟哪种结构的房子抗震性能强,在地震来临时更加安全?有关专家对此进行了解读。     

基于增量动力分析的近场框架结构楼层加速度响应研究∗

地震作用一般可分解为两个水平分量和一个竖向分量。近场地震的竖向分量较大,但水平与竖向地震动共同作用下楼层组合加速度响应的影响鲜有研究。以三个不同高度的规则钢框架结构作为研究对象,选择与竖向目标谱匹配的竖向地震动及对应的水平向地震动共同作为地震输入,定义楼层水平和竖向绝对加速度的 SRSS 值为楼层组合加速度,研究结构最大水平加速度与组合加速度的比值沿着楼层高度的变化趋势。随后开展增量动力分析,经 KS 检验,发展了最大水平加速度与组合加速度比值的超越概率模型,分析水平加速度占比与地震强度的关系。最后,提出水平加速度占比沿结构高度分布的经验拟合公式。结果表明,随着结构楼层相对位置高度的增加和地震强度的增大,水平加速度占比逐渐减小,且近场非脉冲地震动下的水平加速度占比大于脉冲地震动。提出的拟合公式能够较好地反映水平加速度占比的变化趋势。     

钢直梯护笼与防坠器安全探讨

在企业安全检查中,经常发现不符合国家标准的固定式钢直梯及护笼。有的护笼缺少立杆,甚至无立杆,有的根本无护笼,有的笼箍采用过小或过薄尺寸的扁钢,有的护笼底部距下端基准面大于3000 mm,有的顶部出口处没有设置高处进出平面的安全护栏等等。这样的钢直梯及护笼根本起不到防护作业者坠落的安全框架结构要求。     

露天矿爆破地震波作用下框架建筑的动力响应

为研究露天矿爆破地震波作用下框架建筑的动力响应,开展了现场试验和数值模拟研究.试验测得爆破地震波参数和框架结构主体、砌体填充墙的固有频率及其动力响应;采用ANSYS程序计算出框架结构主体和砌体填充墙的固有频率,并分析了模型在爆破地震波作用下的动力响应.结果表明,填充墙体的固有频率高于建筑主体的固有频率,且接近于爆破地震波的输入频率,数值模拟计算的固有频率与现场测试结果一致;填充墙体的振动速度高于建筑主体的振动速度.虽然爆破地震波地表振动速率满足《爆破安全规程》,但框架结构主体和砌体填充墙固有频率的差异和频繁爆破震动使得砌体填充墙与梁、柱连接处产生裂缝.因此,评估露天矿周边框架建筑的振动安全性时,应考虑建筑的动力特性和露天矿爆破的特殊性.