预制混凝土柱与独立基础浆锚连接抗震性能研究∗

为研究预埋波纹套管内预制混凝土柱与独立基础浆锚连接试件的抗震性能,进行了 6 个预制装配式柱和 1 个现浇柱的拟静力低周循环往复荷载试验。试验重点研究了柱纵筋锚固长度、轴压比、柱底纵筋局部脱黏(柱底锚固纵筋 5 倍直径范围内)对预制柱抗震性能的影响。结果表明：柱纵筋锚固长度为 10d 时(d 为钢筋直径),基础发生了开裂破坏,随着锚固长度的增加,破坏形态由基础开裂破坏变为柱脚弯曲破坏;为使预制柱与现浇柱的抗震性能相当,柱纵筋最小浆锚长度不宜小于 20d;轴压比一定时,对柱纵筋进行局部脱黏处理,可改善试件的延性及耗能能力。柱纵筋锚固长度一定时,随着轴压比的增加,试件的水平极限承载力及刚度均增大。     

村镇建筑装配整体式配筋砌体结构的抗震性能研究

为解决村镇建筑抗震设防水平低和施工不规范等问题,以陕西关中地区的村镇建筑为研究对象,提出适用于村镇建筑的新型砌块型式及整体式配筋砌体结构。首先根据所提出砌块的材料特性,对比分析了新型装配整体式砌块墙体与传统砖砌块墙体的承载能力和刚度退化能力,发现新型砌块墙体的整体性好、刚度退化率小及变形能力强;其次对典型村镇装配整体式配筋砌体结构开展了非线性时程反应分析,并与普通砖砌体结构进行了对比,根据二者周期值、底部剪力、层间位移角和损伤值等计算结果可知,所提出的村镇装配整体式配筋砌体结构具有刚度及应力均匀、层间位移较小、损伤程度小、承载能力大等特点,具有良好的抗震性能,加之该类装配式砌体结构砌筑方式简便,有利于在村镇建筑中大力推广使用。     

横隔数目对猫头型输电塔抗震性能的影响∗

输电塔是输电线路中的重要支撑结构。为了探究横隔数目对输电塔结构非线性地震响应的影响,以某一实际单回路直线塔中的猫头型输电塔为研究对象。基于 OpenSees 平台建立 4 个横隔数目不同的输电塔三维有限元模型,考虑材料和几何非线性,分析猫头型输电塔的动力特性。选取 20 条远场地震动记录,利用非线性有限元动力分析技术,研究不同横隔数目对输电塔结构远场地震作用下的响应问题。结果表明：随着横隔数目的增加,输电塔的自振周期减小,在一定程度上增加了其抗侧刚度。在大震、巨震作用下,横隔数目的增加,输电塔结构的顶点位移减小,基底剪力增大,层间位移的影响非常小且结构的变形始终在我国现行规范范围内,未超过其限值。     

桁架转换钢筋混凝土井塔结构抗震性能研究∗

为研究罕遇地震作用下桁架托柱转换井塔结构的抗震性能 ,通过 PERFORM?3D、PKPM/SATWE 与 SAP2000 软件,分别对某桁架托柱转换井塔结构进行了静力弹塑性分析和动力弹塑性分析。研究抽柱前后井塔结构整体和关键构件的地震响应及破坏机制,得到了在罕遇地震作用下的层间位移角、基底剪力、顶点位移、结构塑性状态过程及转换桁架、框架柱、框架梁、连梁、剪力墙的内力变化和破坏状况。结果表明：在罕遇地震作用下,抽柱后结构的动力特性变化不大,整体结构具有良好的抗震性能,最大层间位移角为 4.4‰,符合规范要求;抽柱后基底剪力较抽柱前有所减小,但结构刚度满足要求;抽柱后的顶点位移略大于抽柱前的顶点位移,证明抽柱后结构的整体刚度略有降低;抽柱后屈服机制与原结构基本相同;转换桁架弯曲、剪切、轴向变形均未进入基本运行状态,具有良好的抗震性能;框架梁和连梁截面的抗剪承载力利用率变化不大,框架柱截面最大抗剪承载力利用率均值有所增大但依然满足要求,不会产生剪切脆性破坏,而剪力墙整体的抗剪承载力利用率均值偏低,建议适当减小剪力墙厚度,提高截面抗剪承载力利用率;抽柱后剪力墙扶壁柱的纤维应变发生了变化,最大拉应变小于钢筋的极限拉应变,钢筋未发生严重屈服,最大压应变小于混凝土的极限压应变。     

内嵌砖墙穿斗木构架抗震性能试验研究∗

设计制作了1榀足尺的穿斗木构架和2榀足尺的内嵌砖墙穿斗木构架,通过拟静力对比试验研究了构架的破坏形态、破坏机理、水平承载力、变形性能、刚度退化和耗能性能.结果 表明:对比木构架未发生明显的水平滑移,整体变形能力较强;内嵌砖墙木构架在加载过程中发生了砖墙的弯曲摇摆破坏,并最终导致了平面外坍塌.对比木构架的滞回曲线呈典型的反S形,滞回环中部捏拢明显;内嵌砖墙木构架的滞回曲线为梭形,滞回环饱满.与对比木构架相比,内嵌砖墙木构架的初始刚度、水平承载力和耗能能力大幅提升,但极限变形能力显著降低.穿斗木构架的梁柱节点为典型的半刚接节点,转动刚度随转角的增大而逐渐减小;而由于砖墙的嵌固作用,内嵌砖墙木构架中的梁柱节点在墙体倒塌前未发生明显的转角.     

双层打包带加固村镇砖墙的抗震性能试验研究∗

为了提高村镇砖墙的抗震性能,对2片双层打包带加固墙体和2片未加固对比墙进行拟静力试验,研究0.35MPa和0.6 MPa竖向应力的作用下,墙体的破坏形态、水平承载力、滞回性能和耗能等抗震性能。试验结果表明原墙体均发生剪切破坏,加固后墙体在0.35 MPa竖向应力作用下,发生弯曲破坏,在0.6 MPa竖向应力作用下,发生剪切破坏,加固减轻墙体破坏程度,减小了裂缝宽度,破坏时加固层和墙体整体性较好;加固后墙体的开裂和极限荷载均得以提高,竖向应力大时的墙体提高幅度大;加固后墙体的滞回曲线更为饱满,试件延性和耗能能力都有提高,竖向应力较小时,加固墙体水平荷载-顶点位移骨架曲线的下降阶段更为平缓,试件延性提高了50%,耗能能力提高了447%。双层打包带加固法可明显减轻墙体的破坏,有效提高墙体抗震性能,尤其对承受较小的竖向应力时效果更好,研究成果为打包带加固方法的发展和村镇砖墙实地加固提供参考。     

地铁车站与上盖高层建筑一体化抗震性能研究∗

随着城市地铁发展,既有运营地铁车站上盖开发工程逐渐增多,新建上盖工程与既有运营地铁车站的相互作用、协同受力及抗震性能等问题受到越来越多的关注。依托我国南方某市地铁运营车站工程,提出了地铁车站与上盖高层建筑一体化抗震思路,分别采用 SATWE 和 MIDAS 有限元分析程序建立一体化结构与地基地基土相互作用模型,开展了多遇地震作用下的弹性分析和罕遇地震作用下弹塑性分析。结果表明地震波地震影响系数在结构主周期点上与设计反应谱在统计意义上相符。采用时程分析法针对多遇地震工况进行计算,结果满足规范的结构抗震验算要求,每组地震波计算的地震剪力不小于反应谱法的 65%,时程计算的楼层平均地震剪力均小于反应谱法,楼层层间位移角的变化规律和反应谱法基本一致。通过开展罕遇地震动力弹塑性时程分析,发现最大基底剪力与多遇地震基底剪力比为 3.29~5.09,结构框架梁柱塑性铰开展趋势合理,最终状态下框架柱基本不屈服,约 31.6% 的混凝土框梁以及约 19% 的钢梁达到屈服强度。相关方案达到预期的抗震性能目标。     

氯盐⁃硫酸盐环境下钢筋混凝土柱抗震性能退化过程的数值模拟∗

针对氯盐-硫酸盐环境中钢筋混凝土构件抗震性能的劣化问题,利用Fick定律、离子浓度与材料损伤的拟合关系,确定了硫酸盐侵蚀下混凝土的损伤本构模型,根据氯盐环境下钢筋锈蚀特征及法拉第定律建立了钢筋截面积损失时变模型,并通过OpenSees软件分析了柱构件在侵蚀环境中抗震性能的退化情况。结果表明:随着服役时间的增加,柱的受压、受弯承载力及刚度逐渐退化,构件的延性、滞回耗能能力先增大后减小;服役初期,增大轴向力能够提高构件受弯承载力,但服役超过一定时间后,该作用不明显;整个服役周期内,轴向力的增大都将造成构件弹塑性变形能力降低,故高轴向力作用下,构件的延性、滞回耗能能力均降低。     

地下结构抗震拟静力试验研究现状及展望∗

拟静力试验由于几何缩尺比较大、可采用真实材料及可实现破坏性试验等优点而被广泛应用于地下结构抗震问题研究中。由于试验对象的不同,地下结构抗震拟静力试验可分为构件层面、结构层面及土-结构体系层面。列举了一些近年来开展的各层面下典型地下结构抗震拟静力试验,分析了各类拟静力试验的优缺点,探讨了地下结构抗震拟静力试验的发展趋势,介绍了弹簧-地下结构体系拟静力推覆试验方案,基于此方案开展了试验,并采用数值模拟手段初步验证了试验方法的有效性,总结了弹簧-地下结构体系拟静力推覆试验设计中的重、难点,为地下结构抗震拟静力试验的发展提供参考与借鉴。     

防屈曲支撑钢框架模块装配式结构及其抗震性能分析∗

防屈曲支撑是一种兼具承载和耗能的抗侧力构件,相比于普通支撑,具有耗能稳定且延性好的优点,在模块化结构中,防屈曲支撑可作为模块内单元,通过带防屈曲支撑模块单元装配的方式形成防屈曲支撑钢框架模块结构。提出了防屈曲支撑钢框架模块装配结构体系、防屈曲支撑在模块化结构中的设计要求以及结构体系设计方法,并以 20 层住宅楼为例进行设计,包括典型高层住宅及其模块划分及结构在小震和大震下的抗震性能进行分析。 反应谱分析结果表明：设计的模块化结构能满足规范对结构的各项要求。对布置了普通支撑与等刚度防屈曲支撑的模块化结构进行了静力弹塑性分析,静力弹塑性分析结果表明：在 8 度罕遇地震下,普通支撑结构部分支撑发生屈曲破环,布置等刚度的防屈曲支撑框架只有第二层出现塑性铰,结构能够经受 8 度罕遇地震的考验,防屈曲框架结构的初始刚度与普通框架结构一致,但极限承载力明显大于普通支撑框架结构;防屈曲支撑较普通支撑能显著提高模块化结构的承载力,且能率先屈服发挥耗能作用,保护主体结构安全,符合双重抗侧力体系的原则,防屈曲支撑钢框架模块装配式结构体系具有优越的抗震性能,有很好的应用前景。     

基于有限元法的土坯民房地震响应分析研究

基于有限元法研究了土坯民房的地震响应特征,提出了实施土坯民房震害防治的对策性建议。地震动由结构底部向上传播时,低频部分被墙体吸收,水平加速度逐渐增大,揭示了低破坏性地震动损伤土坯民房屋盖系统、高破坏性地震动损坏土坯民房承重构件,进而导致整体结构损毁的动力机制。砖柱(木柱)承重土坯民房的地震响应大于墙体承重土坯民房,后者最大剪应力集中在中间开间的横墙和纵墙的连接处,最大主应力集中在中间开间的横墙上;前者最大剪应力集中在横墙和柱的连接处,最大主应力集中在中间开间的柱体上部。由于2种结构类型土坯民房的薄弱环节有所不同,地震时的致灾原因亦存在差异。     

水泥土桩复合地基场地地震效应分析

将复合地基加固区视为均质体,采用课题组提出的基于Davidenkov骨架曲线的土体动弹塑性模型描述复合地基加固区和非加固区土体的动应力-应变关系,基于大型有限元软件ABAQUS的操作平台,开发了土体动粘弹塑性模型的子程序。选择南京某典型软弱场地为研究对象,采用ABAQUS软件进行了复合地基二维弹塑性地震反应分析,研究了输入地震动强度和频谱特性、水泥土桩加固宽度和深度、复合地基模量对复合地基场地地震效应的影响。结果表明:输入地震动强度和频谱特性对复合地基地震效应影响较大;复合地基加固区地表的峰值加速度反应较自由场的反应明显减小,而加固体区外侧地表的峰值加速度反应较之自由场的反应可能增大;复合地基地表的峰值加速度反应随着水泥土桩加固深度和复合模量的增加而减小,而与加固宽度无关。     

基于GIS数据与地域性特征的城乡建筑群信息智能获取与抗震性能评估方法研究∗

我国城乡区域建筑群分布广、体量大,强震作用下结构破坏和倒塌风险高,既有的研究方法无法兼顾县区级别大范围建筑信息获取速度与地震模拟精度。为实现快速准确的城乡建筑群抗震性能评估,提出了结合区域建筑地域性特征与 GIS 数据的建筑信息智能获取与抗震能力评估方法。通过 GIS 数据和高分卫星等遥感手段获取县区范围建筑群的屋盖信息、建筑外部尺寸等信息。基于上述信息和具体区域城乡人均 GDP、建造风俗等实际特点, 建立了基于模糊理论和专家系统的模糊推断模型,确定了建筑结构类型、材料属性、开洞情况等内部信息,并通过数值模拟实现区域建筑群的震害分析。将该方法应用于我国西南地区某县城建筑群的参数获取与震害分析,同时以鲁甸地震某村镇验证了本方法的适用性,结果表明本方法对城乡建筑群的抗震性能评估具有较好的适用性。     

基于Pushover方法的中小学砌体结构抗震性能评估

针对中小学砌体结构教学楼的受力特点,提出横墙和开洞纵墙的等代框架模型,分析了模型的抗弯、抗剪和轴向刚度计算方法;结合国内外对钢筋混凝土结构性能水平的划分标准,将砌体结构的性能水平划分为正常使用、中等破坏和生命安全三个阶段,并通过对大量砌体墙片试验数据的统计,得出其各性能水平对应的层间位移角限值。最后利用所提模型对一砌体结构教学楼进行Pushover分析,将其实际层间位移与所提性能指标进行比较,结果表明结构在不同地震水平下均满足预定的性能目标。     

黄土地基抗震处理技术研究进展与展望∗

通过对国内外黄土地基抗震处理技术研究历史和现状的介绍,分析不同黄土地基抗震处理方法的物理化学机制及其研究的主要不足,并根据地基处理研究的最新进展,结合黄土地基抗震设计的任务需求,探讨未来黄土地基抗震处理技术的研究方向.通过对现有研究和相关领域前沿性科学问题的总结发现:(1)不同黄土地基抗震处理方法的内在机制均主要针对黄土内的架空孔隙和弱胶结等特殊不良结构,通过增加土体密实度和土骨架结构强度,提高地基的抗震性能;(2)现有黄土地基抗震改良方法中,针对强夯法、挤密桩法的研究和应用较为完备,而在黄土地基设计中防灾目标的统一性、复杂应力及外营力条件下改良黄土的动力特性、新型环保加固材料在黄土地基抗震处理中的应用、黄土地基抗震处理技术的标准化等方面存在较大不足;(3)微生物环保固化技术在黄土地基抗震处理中的应用、改良黄土地基地震动效应特征及动力条件下的土—结相互作用、基于性能的黄土地基抗震处理技术及其标准化应是今后黄土地基抗震处理领域可能取得突破的研究方向.     

多层砌体房屋震害预测分析

对目前我国房屋建筑中一种最为广泛应用的结构形式房屋——多层砌体房屋进行震害预测分析研究,简要介绍六种常用的多层砌体震害预测方法,易损性概率分析法或称为半经验半理论法、强度判别法、延性系数判别法、模糊类比法、人工神经网络法和结构理论计算法,在详细调查房屋基本情况的基础上,综合考虑以上几种方法,提出相应的震害预测的分析方法。对郑东新区砌体房屋进行震害预测,做出该地区的震害矩阵,并给出该地区砌体房屋在地震作用下的破坏程度及相应震害面积。     

江苏农居建筑结构特征及抗震性能分析

开展了江苏农居建筑现场抽样调查及结构特征分析,总结了江苏1970年以来中强有感地震中典型建筑震害特征,并针对江苏现今农居典型结构开展了抗震性能及震害预测分析。结果表明:①江苏农居建筑结构类型以未设防砖混和砖木结构为主,以多层砌体和单层民宅居多。②位于6度区范围,土木结构建筑整体表现为中等—严重破坏,砖木结构建筑整体轻微—中等破坏,砖混结构整体基本完好;位于7度区范围,土木结构建筑整体严重破坏,砖木结构建筑整体中等—严重破坏,砖混结构轻微—中等破坏;位于8~9度区范围,土木和砖木结构建筑整体严重破坏—毁坏,砖混结构建筑整体中等—严重破坏,框架结构建筑整体基本完好或轻微破坏;位于10度区范围,框架结构建筑整体将中等破坏—严重破坏,其他结构建筑整体严重破坏甚至毁坏。③农居自建房时减少楼层层数、增加基本抗震设防措施,能有效减小建筑物整体震害指数。此外,建设和推广具有抗震设防措施的集中住宅区,能有效提高农居建筑整体抗震性能。     

泸定6.8级地震农村居住建筑震害调查与分析∗

2022 年 9 月 5 日,四川省泸定县发生了 6.8 级地震,对泸定、石棉、汉源等地区的农村建筑造成严重影响。为了分析农村建筑的震害,对评估烈度为Ⅵ~Ⅸ度区域 12 个乡镇 35 个地点的农村建筑进行了现场调查,总结了砖砌体结构、木结构、石结构和生土结构的典型震害特征,并对 4 种结构的震害等级进行了统计和分析。结果表明：砖砌体结构房屋的严重破坏及倒塌占比为 4.2% 和 3.3%,且与构造措施有很大关系,未经正规设计且缺乏构造措施的砌体结构出现屋面破坏、局部甚至整体倒塌,但设有构造措施的砌体结构房屋保存较好;木结构建筑整体受损较轻,但由于本次泸定地震的竖向作用强烈,木屋盖破坏较为严重;石砌体结构和生土结构房屋,发生严重破坏和倒塌的比例较高,严重破坏占比分别为 7.2% 和 5.1%,倒塌占比分别为 10% 和 7%,破坏最为严重。山体滑坡、落石等次生灾害对建筑造成不同程度的损坏,是此次泸定地震的特征之一。针对此次泸定地震的破坏特征,建议农村建筑落实抗震措施,引入适用的新工艺;灾后恢复过程中,以房屋震损程度评估为基础,重建与加固相结合;同时,建议注重农村规划、选址的研究,降低地震次生灾害破坏;应当进行抗震科普宣传,加强农村工匠培训。