近场地震下已建钢筋混凝土框架结构抗震性能分析

选取前方向效应近场地震波、滑冲效应近场地震波和远场地震波,对按《工业与民用建筑抗震设计规范》(TJ11-78)设计的4层钢筋混凝土框架结构进行了弹塑性时程分析。结果表明:前方向效应近场地震动和滑冲效应近场地震动对结构反应有很强的放大作用,当结构为弹性时对基底剪力影响较大,进入塑性后,对位移的影响更显著。综合弹塑性时程分析和Pushover分析两种方法对结构的抗震性能进行了评估,发现结构在小震下的整体变形超出了我国现有规范的限值,而在大震时发生了倒塌,从而从计算的角度解释了汶川地震中那部分20世纪80年代建造的结构倒塌的原因。     

楼板对钢筋混凝土框架结构受力性能影响

汶川8级地震震害调查发现,这次地震中现浇钢筋混凝土框架结构多发生"强梁弱柱"型破坏,这与规范中"强柱弱梁"抗震设计原则相悖。为探究其原因,采用ABAQUS软件对钢筋混凝土带楼板框架和空框架结构进行了侧向加载情况的性能分析。通过对比纵向梁端钢筋应力变化和柱端钢筋应力变化,以及分析不同侧向位移对应的楼板钢筋的应力变化情况,指出楼板对梁端抗负弯矩能力的增强有很大贡献。研究了节点类型、楼板钢筋材性、侧向位移、梁高、梁跨和板厚等因素对纵向梁端处楼板有效宽度的影响规律,提出了负弯矩作用下梁端处楼板有效宽度的取值方法。     

强震作用下钢筋混凝土框架结构倒塌破坏的三维仿真分析

近年来强烈地震造成的钢筋混凝土框架结构倒塌破坏日益受到关注。本文利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件对强震作用下钢筋混凝土框架结构,从弹性工作阶段到构件开裂直至倒塌破坏的全过程进行了三维非线性仿真分析,仿真结果与真实倒塌过程吻合较好。证明了框架结构底层抗震能力薄弱,由梁柱连接部位的剪切破坏引起的节点区混凝土碎裂是导致结构倒塌的主要原因。同时也说明通过合理选取计算参数和计算模型,可以成功地再现钢筋混凝土框架结构倒塌破坏的全过程,从而发现其在强震作用下的薄弱环节,为揭示框架结构倒塌破坏机理以及提高结构的抗震性能提供理论分析依据。     

钢筋混凝土异形柱框架结构抗震性能试验研究

钢筋混凝土异形柱框架的抗震性能，特别是它在高烈度地震下的抗震性能，一直是结构抗震研究的重点问题。为了配合正在编制的《钢筋混凝土异形柱技术规程》，进一步探讨这种结构体系的适用性，针对昆明市某实际工程，按8度区Ⅲ类场地的情形，进行了1榀3层2跨钢筋混凝土异形柱框架1／3比例模型的拟静力试验，研究这种结构在低周反复荷载作用下延性、变形特性和滞回特性。试验研究表明，这种钢筋混凝土异形柱框架抗震性能良好。     

建筑抗震设计地震作用折减系数的取值方法

地震作用折减系数在建筑抗震设计中是政策性、技术性和经济性的综合指标。本文以钢筋混凝土框架结构为例,从技术上介绍了地震作用折减系数的确定原则。在简要介绍我国建筑抗震设计规范设计地震作用—延性等级组合运用中存在不足的基础上,论述了地震作用折减系数三个分量的基本特点,并分四个步骤介绍了其计算取值方法。推荐方法可为建筑抗震设计确定合理的地震作用折减系数提供有益的参考。     

低延性支撑钢框架结构抗倒塌性能简化评估方法∗

为量化不同设计参数条件下低延性中心支撑框架结构的抗倒塌能力,基于增量动力分析方法,计算了单自由度中心支撑钢框架结构在不同地震强度作用下的反应,分析了储备承载力、储备刚度、结构周期、强度折减系数等设计参数对低延性结构抗倒塌性能的影响。根据计算结果,建立了不同参数条件下低延性中心支撑钢框架结构的倒塌富裕度计算公式,提出了基于该公式的结构抗倒塌性能简化评估方法,通过算例验证了该方法的适用性与准确性,为此类结构抗倒塌设计提供参考。     

基于LM-BP神经网络的钢筋混凝土框架结构震害快速预测模型

为了快速对建筑群进行震害预测,构建城乡地震易损性模型,为防灾减灾工程提供依据并助力韧性城乡建设,本文选取位于抗震设防烈度为7度区的某市,把该市已完成的震害预测项目的基础数据和结果作为数据库的样本来源,以框架结构作为研究对象,将层数、层高、楼高、柱面积率等12个易获取且关联度较高的关键数据作为震害影响因子,充分利用了Matlab可视性良好的建模特性及LM算法能够快速拟合的优势,训练了一个基于LM算法的BP神经网络震害预测模型。采用多组数据测试,对单次模拟结果数据进行对比,并通过多次随机选取数据样本建立模型,验证该模型的精度和稳定性。测试结果表明,本文所选取的震害影响因子能够对框架结构的震害预测结果进行准确映射,该方法准确快速高效,可以应用于建筑群的快速震害预测实际工作中。     

川滇甘陕地区反应谱阻尼折减系数研究

阻尼折减系数是建筑抗震中校正阻尼比不是5%的弹性反应谱。本文根据我国近20年来川滇甘陕地区大震时获得的强震记录的长周期特性,利用差分进化算法标定了每条强震记录并给出了不同场地上的设计谱的特征参数;最后研究了阻尼折减系数与衰减指数随震级、震中距和场地类别的影响。结果表明,建筑抗震规范中的反应谱平台值与特征周期值明显偏小;阻尼折减系数与衰减指数不随这震级、震中距与场地这三个主要地震参数的变化而变化;最后根据统计分析给出了川滇甘陕地区的阻尼折减系数与衰减指数建议公式。本文的研究将为我国抗震规范的相关修订提供了一定的参考。     

基于强度折减示意图的边坡稳定分析双折减系数法

当边坡达到极限平衡状态时,强度参数内摩擦角、黏聚力对边坡稳定性有不同程度的贡献,说明传统强度折减法假设强度参数以同一程度折减的方法存在缺陷。为克服传统强度折减法的不足,本文提出基于强度折减示意图的双折减系数法。首先分别对土体强度参数进行单一折减,由两折减系数得折减比。在摩尔库仑强度准则基础上,依据强度折减示意图,由特征点折减前后的抗剪力之比推导出双折减系数法下安全系数K的表达式。借助有限元软件,模拟了不同算例,对比分析了不同稳定分析方法求得的安全系数。结果表明:通过本文方法算得的安全系数与其余四种双折减系数法的计算结果基本一致,且得出的滑动面位置与传统强度折减法基本趋于一致,临界状态更为可靠,说明本文提出的双参数折减法具有较好的理论支持,且关系式简单,意义明确,可应用于边坡稳定性分析。     

层数和跨数对薄钢板剪力墙地震力折减系数的影响

基于薄钢板剪力墙的等效拉杆理论,利用SAP2000有限元分析软件,并采用改进的能力谱法,通过6个算例研究了层数和跨数对按剪力墙板抗剪承载能力设计的抗弯钢框架 薄钢板剪力墙体系在中震下地震力折减系数R、超强系数R_Ω、延性折减系数R_μ和大震下位移放大系数C_d的影响。结果表明:中震下R的变化范围为2.55~2.81,与我国《建筑抗震设计规范》隐含的地震力折减系数2.8125相差不大,R_Ω变化范围为2.51~2.91,R_μ的变化范围为0.9~1.1,大震下C_d的变化范围为3.51~4.12。结构的跨数对R和R_Ω的影响规律都不明显,对R_μ和大震下C_d的影响可以忽略;结构的层数影响较为明显,R、R_μ和大震下C_d都随层数的增加而减小,R_Ω则随层数的增加而增加。     

带板钢筋混凝土简支梁的耐火极限增大系数

利用SAFIR程序,对带板钢筋混凝土简支梁的耐火极限增大系数进行了分析。考察了梁的荷载比、配筋率、保护层厚度、跨高比,以及板的厚度、宽度、保护层厚度和配筋率等参数,对ISO834标准升温过程作用下带板简支梁的耐火极限增大系数的影响规律。通过1296种工况的计算分析,建立了该增大系数的实用计算公式。研究结果表明:①板的保护层厚度对该增大系数的影响较大,随着保护层厚度增加,该增大系数迅速增大;②板的厚度和纵筋配筋率对该增大系数的影响较小;③适当增加板的宽度可以提高该增大系数。     

主余震作用下自复位钢筋混凝土框架结构抗震性能振动台试验研究

为了研究自复位钢筋混凝土框架结构在各水准主余震下的抗震性能,本文完成了一幢两层单跨双向自复位框架结构(1/2缩尺比)振动台试验。整个框架结构设计包括3种类型自复位节点:柱-基础节点、顶铰梁-柱节点(结构Y向)和普通梁-柱节点(结构X向),其中,采用无粘结后张预应力筋为节点提供自复位能力,前两种节点采用外置可替换的低碳钢(MS)阻尼器作为耗能装置,普通梁-柱节点采用角钢作为耗能装置。试验选取一条典型远场IV类场地地震动(含两条水平分量),通过调整地震动PGA进行双向主震加载(从中震到超大震),每次主震后,施加两次PGA较小的地震动,以模拟余震对结构的作用。试验结果表明:(1)在超大震下,结构层间位移角可以达到2. 4%,此时主体框架结构损伤不严重,主要在混凝土梁和柱上产生大量肉眼可见的微裂缝;(2)从中震开始,柱-基础节点发生抬升,并且梁-柱节点产生开口转动;结构变形主要集中在节点开口位置,MS阻尼器可以发挥耗能作用(尤其是柱-基础节点阻尼器);(3)在各幅值主余震加载过程中,预应力筋存在预应力损失,但震后残余变形比较小,结构能够自复位。     

竖向不规则框架结构连续性倒塌分析

国内外学者利用非线性静力方法进行结构倒塌分析时,研究对象主要集中在规则的结构形式,而针对大量出现的造型独特的竖向不规则建筑的倒塌研究还相对较少。本文基于拆除构件法,利用SAP2000结构有限元软件,对竖向不规则多层框架结构进行了基于非线性静力Pushdown方法的抗连续性倒塌研究。分别研究了拆除同一结构中不同部位构件、不同层数塔楼结构中相同部位构件后剩余结构的承载力变化情况,研究结果表明:拆除竖向承重柱后的剩余结构承载力,随着上部塔楼层数的增加以及拆柱位置的上升而出现不同程度的降低;加强裙楼顶部水平向承重构件,可以使塔楼底部构件破坏后的剩余结构更好地发挥悬链线机制,并防止剩余结构发生无明显征兆的连续性倒塌。     

基于ABAQUS的强度折减有限元法边坡稳定性分析

将强度折减有限元法与ABAQU S软件相结合,充分利用ABAQU S软件强大的后处理功能,动态显示广义塑性应变和塑性区的开展情况,以此对边坡稳定性进行判定。在ABAQU S软件的模拟计算中,通过不断调整强度折减系数F的大小,改变土体的强度指标c、值,得到不同折减系数下边坡中广义塑性应变的发展情况;当塑性区趋于贯通,且广义塑性应变和位移发生突变时,则边坡处于破坏的临界状态,此时的折减系数就定义为边坡的最小稳定安全系数。通过天然直立边坡及开挖边坡的实例分析,表明该法可以较准确形象地预测边坡潜在滑裂面的位置及评价边坡的稳定性,在复杂条件下的基坑边坡稳定性分析中是简便实用的。     

加固钢筋混凝土梁抗震分析

地震,这是迄今对建筑物破坏最大的灾害,地震灾害会使大量建筑物遭受破坏或损坏,它们需要通过技术手段进行修复和加固[1].本文对粘贴CFRP加固钢筋混凝土梁的抗震性能进行分析.碳纤维种类较多,而其中以PAN为基的碳纤维,能很好的适用于土木工程领域,它的良好的物理性能、力学性能能很好的为结构服务.与原有的加固方法比较,碳纤维加固技术具有明显的技术优势,主要体现在:强度高、良好的耐腐蚀性、轻质、可适用于复杂结构、施工效率高.     

粘滞阻尼支撑框架结构弹塑性时程分析

对阻尼支撑框架结构的弹塑性时程分析方法进行了探讨,给出了阻尼支撑的力学计算模型;对地震动的选用进行了分析,给出了地震动选取的初步建议。建立了两个三层的单榀粘滞阻尼支撑框架结构,利用IDARC 2D非线性分析软件进行了弹塑性时程分析,对框架弹塑性阶段的地震响应、塑性铰分布及结构损伤进行了对比研究,提出了阻尼支撑框架结构的设计要点,为实际工程提供设计依据。     

山地掉层框架结构地震易损性分析

上接地柱为山地掉层结构的薄弱部位,掉层结构的破坏模式表现为上接地柱的率先破坏。对普通框架、掉层框架、带拉梁的掉层框架和采取改进措施的带拉梁掉层框架4个算例进行大震弹塑性分析和易损性分析,对比各结构的破坏模式和改进措施的效果。结果表明:与普通框架结构相比,普通掉层框架抗倒塌能力较弱,上接地楼层柱延性需求很大,大震下率先发生破坏;增设拉梁对掉层框架结构的破坏模式有一定的影响,但效果不太理想,且增设拉梁不能提高结构的抗地震倒塌能力;采取改进措施的带拉梁掉层框架结构效果非常显著,破坏模式和抗地震倒塌能力接近于普通结构。     

钢骨超高强混凝土框架结构地震弹塑性分析

为验证现行相关规范(规程)是否适用于钢骨超高强混凝土结构,以钢骨超高强混凝土框架结构为研究对象,应用大型通用有限元分析软件ABAQUS进行地震弹塑性分析。以结构自振周期、顶点位移、基底剪力、层间位移角为评价指标,讨论了建筑高度、地震波作用方向、填充墙、混凝土强度等级对框架结构地震弹塑性的影响。结果表明:1随着框架结构建筑高度增加,结构自振周期增大,顶点位移增大,基底剪力最大值增大,层间位移角增大;2与Y向地震作用相比,X向地震作用下结构自振周期较小,顶点位移最大值较小,层间位移角最大值较小,基底剪力最大值比较接近;3增加填充墙后,自振周期减小,顶点位移最大值减小,基底剪力最大值增大,层间位移角最大值减小;4柱采用较低强度等级混凝土的框架结构,自振周期增大,顶点位移最大值增大,层间位移角最大值增大,基底剪力最大值比较接近;5框架模型层间位移角计算结果满足现行规范(规程)的限值要求。钢骨超高强混凝土框架结构设计可参考现行规范(规程)的要求进行。     

基于小波包分析的框架结构损伤识别

损伤将引起结构动力特性和动力响应的变化,反过来,可以通过结构动力性能或动力响应的变化识别结构损伤,但它们对结构局部损伤并不十分敏感。而小波包分析具有优越的时-频局部化性能,可以在时—频域以任意精度进行信号分析。本文在小波包分析基础上,提出了基于小波包分析的损伤检测和识别方法:首先将结构响应信号分解为小波包组分,然后通过考察各组分小波信号的变化情况识别损伤。该方法仅利用结构响应数据识别损伤,实测方便,计算简单,并通过3层钢框架结构的模型试验成功地识别出损伤时刻和损伤位置,验证了其可行性。     

异形柱组合框架结构力学性能有限元对比分析

对钢筋混凝土异形柱承载力低、轴压比限值低、节点薄弱和抗震性能不理想等特点,将异形柱分别与型钢混凝土结构和钢管混凝土结构相结合,基于OpenSees建立三层两跨平面实腹式异形柱中框架模型,进行静力推覆分析和滞回性能分析,通过改变轴压比参数,获得结构滞回曲线和骨架曲线,进一步分析其承载力、延性和耗能等相关力学特性。研究结果表明:同钢筋混凝土异形柱框架相比,型钢混凝土异形柱框架和钢管混凝土异形柱框架的承载力和延性均有提高;随着轴压比增大,两种异形柱框架的弹性刚度基本不变,但荷载一顶点位移曲线下降段越陡而导致延性降低;同样配筋率下,钢管混凝土异形柱框架的承载力和延性均高于型钢混凝土异形柱框架,并且可以提高施工速度;相关研究成果可为科研和工程设计提供研究参考。