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。     

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。     

汶川地震砌体结构的震害与改进砌体结构抗震性能的途径和方法

介绍了汶川8级地震中砌体结构房屋的震害情况,归纳分析了砌体结构房屋在地震中的震害特征及其原因,总结出了砌体结构抗震"选材合理、整体设计、注重细节、确保质量"的总体原则,提出了采用"高宽比"来设计窗间墙的宽度、房屋底层中部加设圈梁的建议,讨论了采用隔震技术、墙体开缝耗能、"隐形构造柱"和"捆绑"抗震、设置减震缝及耗能砂浆抗震技术来改进砌体结构抗震性能的新途径和新方法,最后对砌体结构的发展提出了建议。     

基于一致危险性谱的砌体结构抗震性能分析∗

地震危险性分析和地震动选择对结构抗震设计具有重要作用。一致危险性谱作为概率地震危险性分析的重要结果,通常会被用来做目标谱以选择地震动记录。为改善概率地震危险性分析对震源传播特性考虑的不足,基于随机有限断层模拟与概率地震危险性分析相结合的方法,充分考虑震源机制、传播路径和场地放大效应的影响, 结合目标场地条件对历史地震进行模拟,生成了同一超越概率下的一致危险性谱。分别以一致危险性谱和规范谱为目标谱,各选择 7 条地震波,对一典型砌体结构进行动力时程分析。结果表明：以不同目标谱选择地震动对结构的动力响应差别较大,合理选择目标谱是十分有必要的;一致危险性谱在短周期内谱值较高,以其为目标谱使得短周期结构动力响应较大,可为结构抗震设计提供参考。     

多层钢筋混凝土平面框架拟动力抗震性能有限元分析

利用ABAQUS软件对3层2跨钢筋混凝土平面框架拟动力试验进行建模分析,建模时充分考虑了混凝土与纵筋、箍筋及型钢的约束关系、合理的地震波输入机制及平面框架的结构阻尼。通过对比有限元中的位移、加速度时程结果与试验结果,两者差异较小,表明建模方法的合理性,并进一步深入分析了该平面框架震后梁柱混凝土的结构损伤、各部件的应力-应变关系、梁柱控制点处的弹塑性状态以及塑性耗能机理与塑性耗能分配机制。结果表明：7种幅值El Centro波作用下,框架梁、柱混凝土均已开裂,柱底混凝土被压碎,纵筋、箍筋、型钢都进入塑性状态;按构件区分,框架梁的塑性耗能占比大于框架柱;按材料区分,梁、柱钢筋是平面框架的主要耗能部件,混凝土次之,型钢耗能占比较小;采用的建模方法可高效准确地模拟平面框架的拟动力性能,可为后续的实际工程作参考。     

爆炸荷载作用下砌体结构响应的有限元分析

对墙体模型进行简化,用单个混凝土砖块宽度的墙来代替所要分析的整面墙,并采用有限元分析软件LS-DYNA对砌体墙的破坏模式进行数值模拟分析。LS-DYNA的数值模拟结果显示,混凝土砌体墙在不同爆炸荷载作用下会发生不同程度的破坏,破坏的产生首先从墙体中部开始;随着爆炸荷载峰值的提高,砌体墙的破坏逐渐由中间向两端发展,当爆炸荷载峰值压力达到0.36 MPa及以上时,墙体会发生破坏,有块体飞出,并在重力作用下发生倒塌。数值模拟的结果与文献提供的试验结果比较吻合。     

无砂浆自嵌固砌体墙体抗震性能分析

提出了一种无砂浆自嵌固的砌体结构形式,主要目的是用于建造村镇低层住宅。通过合理的嵌固和填充设计,使这种新型砌体结构在保证足够抗震性能的同时,尽量降低结构造价,增快建设速度,同时降低对工人技术的依赖,特别适合我国经济不发达地区的村镇房屋建设。提出了水平、竖向都可以自嵌固的混凝土砌块。对砌块的抗压、抗剪强度,进行了数值计算,对3个不同高宽比的顶部受重复侧向位移作用的砌体墙进行了数值模拟。研究表明,该类砌体结构有良好的抗震承载能力和一定的变形能力。     

多层砌体结构底部加强层概念与抗震设计理论研究

根据砌体房屋震害调研和相关振动台试验现象分析,地震作用下砌体结构的严重破坏、倒塌多集中在底层,底层倒塌后引起上部楼层连续倒塌,现行砌体结构抗震设计方法及理论研究工作均缺乏底部加强层抗震设计概念。为进一步提高多层砌体结构的抗震能力,减小结构底层严重破坏及整体倒塌的风险,参考钢筋混凝土剪力墙结构、配筋砌块砌体抗震墙结构等结构体系的底部加强部位抗震设计理论,提出了多层砌体结构底部加强层概念,从抗震等级划分、底部加强层范围和层高限值、剪力设计值放大、底层轴压比限值、构造柱布置及侧向刚度比控制共6部分对多层砌体结构底部加强层抗震设计概念进行了研究和细化,并通过算例分析验证了兼顾底部加强设计与控制侧向刚度比的可行性。多层砌体结构底部加强层抗震设计理论的提出,对于减轻大震下多层砌体结构底层破坏的严重程度、降低砌体结构整体倒塌风险具有十分重要的理论意义与工程应用价值,研究成果可供砌体结构设计与相关规范修编参考。     

不同抗震设计的砖混结构校舍抗震性能对比

砖混结构在我国中小学校舍中所占的比例较高,在近几年发生的地震中,其震害十分明显。以中原地区某县中小学校舍鉴定汇总结果为基础,取某砖混结构教学楼为例,分未考虑抗震设计、考虑抗震设计和未考虑抗震设计但进行了抗震加固改造三种工况,以PKPM软件对其进行抗震性能对比分析,并以此方法对该县中小学砖混结构校舍进行抗震性能计算及对比分析。结果表明,校舍中考虑抗震设计的工况比其它工况的抗震性能高,该地区2000年前的校舍需改造加固。     

基于IDA的西藏典型单层砌体结构地震易损性研究

为了进一步研究西藏地区典型单层砌体结构的抗震性能,基于振动台试验数据和增量动力分析（IDA）对其进行了地震易损性研究。首先,建立了试验原型结构的有限元模型,并从动力特性、加速度反应和结构损伤等方面与振动台试验对比分析,验证了有限元模型的可靠性;其次,以地震动峰值加速度和最大层间位移角分别作为地震动强度参数和结构性能参数,对结构进行了增量动力分析;最后,以增量动力分析结果对结构进行了地震易损性分析,评估结构各损伤状态的超越概率。结果表明,该结构在4种极限状态所对应的峰值加速度分别为0.265、0.566 g、0.736 g、0.862 g,均大于IX度区的抗震设防要求,并且表现出较低的失效概率以及较好的抗倒塌性能,证明了该砌体结构的安全性,能满足规范中的抗震设防目标。     

简化构造约束型再生砖墙体抗震性能分析

提出了一种简化构造约束型再生砖砌体结构,采用在再生砖墙体端部和中部布置竖向构造钢筋的构造措施。为深入研究这种简化构造约束型再生砖墙体的抗震性能,用ABAQUS对已完成的2个不同构造措施再生砖墙体试件低周反复荷载下的抗震性能试验进行数值模拟,其中,1个为普通再生砖墙体,1个为简化构造约束型再生砖墙体,2个墙体试件高宽比均为0.6。分析了各试件弹塑性变形特点,得到了水平荷载-水平位移关系曲线,计算结果与实测骨架曲线符合较好。同时分析了简化构造约束墙体水平承载力随墙体压应力比变化的规律。研究表明:简化构造约束型再生砖墙体抗震性能良好,所采用简化构造措施施工相对容易,造价较低,适合于村镇低层房屋抗震设计。     

装配式RCS框架-屈曲约束支撑组合结构抗震性能研究

将屈曲约束支撑应用于装配式钢筋混凝土柱-钢梁组合框架结构(简称装配式RCS组合框架结构)中,若处理不当将会产生开合效应并导致相邻梁柱破坏。为有效减轻框架开合效应造成的破坏,提出基于梁端铰接的装配式RCS框架-屈曲约束支撑组合结构。在保证关键连接节点力学性能的前提下,设计某9层装配式RCS框架-屈曲约束支撑组合结构,采用基于OpenSees软件的动力弹塑性时程分析方法研究结构的抗震性能。结果表明,钢梁腹板开洞的装配式RCS节点、装配式混凝土柱-钢梁-屈曲约束支撑组合节点具有高承载、可装配和震后损伤小等特点,装配式RCS框架-屈曲约束支撑组合结构满足抗震规范要求,具有优良的抗震性能;梁-梁间的铰接连接不会影响屈曲约束支撑的耗能效果,且可以改变梁柱屈服机制,保证整体结构高效装配的同时减轻结构塑性损伤,有助于实现结构的功能可恢复。     

多层砌体房屋二次地震震害评估模型研究

为了合理地评估双震型地震中多层砌体房屋建筑的震害,采用统计分析的方法,对具有典型双震型地震特征的3次地震中得到的多层砌体房屋的震害数据进行了统计回归分析,得到了多层砌体房屋结构的二次地震震害评估模型。单独选取了2003年鲁甸地震中的多层砌体房屋震害数据对模型进行了检验,初步验证了模型的可靠性。该模型可用于判别和评估确定的震情趋势下一次地震中的受损房屋是否可正常使用,并可给出二次地震后砌体房屋的震害情况。     

HFMRPC加固不同高宽比砌体窗间墙抗震性能试验研究∗

目前广大农村地区拥有大量不符合抗震要求的砌体结构房屋,因此,针对老旧砌体结构房屋进行加固是一门值得研究的课题。为了研究混杂纤维改良活性粉末混凝土（HFMRPC）加固不同高宽比砌体窗间墙的抗震性能,对 1 面作为对照组的未加固砌体墙和 3 面不同高宽比的面层加固砌体墙进行了低周往复荷载试验。对比分析了 4 面墙体的破坏模式、滞回曲线和骨架曲线等抗震性能指标。试验结果表明：HFMRPC 面层加固能够有效提高墙体的承载能力,峰值荷载提高约 42%;HFMRPC 面层对砌体窗间墙具有良好的约束作用,能够有效提升墙体的延性,延性系数提升约 199%;HFMRPC 面层加固后墙体耗能能力显著提升,累积耗能约提升 98%;高宽比是影响墙体破坏模式的重要因素,随着高宽比的减小,砌体墙的承载能力提高,试件的破坏模式趋向于脆性破坏,相反随着高宽比的增大,砌体墙的耗能能力提高,试件趋向于延性破坏。根据试验结果进行了墙体抗剪、抗弯承载力计算分析,并提出了适用于 HFMRPC 面层加固的抗剪承载力计算公式,可为实际工程应用提供理论基础。     

软土中浅埋地铁车站结构的抗震性能分析

两侧采用粘弹性人工边界,底部为全约束,建立合理的土与地下结构相互作用模型,通过有限元软件分析,比较研究土—地下结构相互作用分析中埋深、土层分布和结构类型等因素对地下结构抗震性能的影响。结果表明,埋深对地下结构影响比较大,选择合适的地质土层和结构类型能大大提高结构抗震性能。     

钢-聚合物砂浆加固震损后砌体结构振动台试验研究

提出了一种适用于砌体结构的新型钢-聚合物砂浆组合加固方法,为研究该方法加固震损后砌体结构的抗震性能,设计了2层1/2缩尺振动台试验模型,对加固前(M1)试件和加固后(M2)试件进行振动台试验,对比分析了试件M1,M2的动力特性、加速度反应、位移反应和破坏形态。试验结果表明：采用钢-聚合物砂浆加固法可有效提高震损砌体结构的抗侧刚度,限制塑性损伤的发展,有效提高了震损后砌体结构的抗震性能。加固后试件(M2)一层变形较小,承载力主要由原结构墙体及砂浆面层提供,不同部位钢丝及洞口槽钢应变均处于较低水平,表明结构一层仍具有较高承载力安全储备。     

HFMRPC面层加固带窗洞口砌体墙抗震性能试验研究∗

为了研究混杂纤维改良活性粉末混凝土（HFMRPC）不同方式加固构造柱约束带窗洞口砌体墙的抗震性能, 对 1 面作为对照组的未加固带窗洞口的砌体墙和 3 面分别通过单面加固、双面加固和双面窗间墙加固的砌体墙进行低周往复荷载试验。分析对比了构造柱约束带窗洞口砌体墙的破坏模式、承载能力和位移延性等抗震性能。试验结果表明：HFMRPC 面层与砌体墙有良好的粘结能力,通过面层加固后能提升墙体的整体性并且形成有效约束;HFMRPC 面层加固后显著提升了砌体墙的承载能力、能量耗散,延缓了墙体的开裂和刚度退化;通过试验结果和理论分析提出了构造柱约束的带窗洞口砌体墙的抗剪承载力计算公式。     

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。     

结构抗震分析中的计算机仿真技术

结合已有的研究成果和应用实例,介绍了计算机仿真技术在结构抗震设计、既有结构抗震性能评估、极端外部作用下结构反应分析、区域抗震规划与评估等领域的应用现状及最新进展。强调了能够解决不连续、大变形问题的数值分析方法在这一领域的意义。指出建立或完善构件层次的滞回本构模型和多参数破坏准则,研究结构解体前后的阻尼机制,探讨数据库技术在仿真系统中的应用,发展新型结构体系的分析模型以及具有初始损伤结构的地震反应分析方法,引入并行计算技术等对推动计算机仿真技术在结构抗震分析中的应用具有重要的意义。另外,仿真分析方法必须经工程实例或结构试验验证。     

基于损伤塑性模型的砌体墙体非线性有限元分析

为了研究砌体墙体用钢结构加固后的力学性能,需要提供较准确的砌体墙体非线性计算,考虑到砌体与混凝土的材料性质具有相似性,将混凝土损伤塑性模型经修正后应用于砌体数值模拟,实现对砌体墙体的非线性有限元分析。通过与水平加载试验结果对比,验证了有限元模型的正确性。探讨了损伤塑性模型中的粘性系数、膨胀角、砌体本构关系中的初始弹性模量、受拉应力应变关系对计算结果的影响。结果表明:粘性系数和膨胀角对抗剪承载力、峰值位移及下降段性能均有较大影响,而对初始刚度影响很小;随着初始弹性模量的增大,砌体墙体抗剪承载力随之提高,但峰值位移无明显变化;受拉应力应变方程中待定系数的取值,对抗剪承载力及峰值位移影响较大。