新型材料加固震损RC框架的动力弹塑性分析

在混凝土结构加固工程中,加大截面法被公认为是一种较为可靠的加固方法。但现今对于加大截面法加固理论的研究,大多局限于构件层面,对于结构整体层面的分析涉及很少。本文应用OpenSees有限元分析软件,采用纤维单元,对一单跨二层RC框架结构,分别进行预震损及震损加固的动力弹塑性分析,研究新型自密实混凝土材料加固RC框架结构的自身动力特性及动力响应,并与振动台模型试验结果进行对比,验证分析方法的可行性。     

双向加载下钢筋混凝土框架柱震损分级及损伤模型对比分析

目前已有的RC框架柱震损划分原则及对应损伤指标计算方法主要基于水平单向受力下的研究成果。相比单向受力,相同加载位移下水平双向受力RC框架柱的抗震性能明显退化,损伤加剧,因此RC框架柱的震损分级量化需考虑双向地震作用。本文基于已开展的RC柱双向滞回试验,提出了双向受力下RC柱基于骨架曲线的震损分级原则;基于8个典型双向损伤模型,对7个双向受力RC试验柱不同损伤级别对应的损伤指数进行了对比分析,推荐了适用于双向地震作用下RC柱震损分级判定的2个损伤模型以及对应的震损分级指数区间建议值,并对2个模型的特点和适用性进行了讨论。之后采用该损伤模型和震损分级评价指标对典型双向受力柱的抗震性能影响因素进行了分析。结果显示,损伤评价结果与试验结果和试验现象吻合较好,该方法可较好地适用于双向滞回加载RC柱的损伤评估。     

考虑地震损伤的RC框架构件滞回模型研究

工程结构抗震性能评估的关键点在于合理确定计算模型,震损结构较新建结构而言力学性能产生退化现象,同时滞回模型也随之发生变化。基于不同震损状态下的钢筋混凝土构件数值计算模型,从美国太平洋地震工程研究中心试验数据库中选取97个构件的低周反复加载试验数据,采用非线性回归分析方法进行拟合,考虑轴压比、剪跨比等因素的影响,建立构件损伤程度与剩余强度和剩余刚度的定量拟合关系式,给出震损结构构件滞回模型的确定方法与验证方法;通过试验数据和算例分析对震损滞回模型合理性和必要性进行验证。分析结果表明:通过本文方法确定的考虑地震损伤的滞回模型合理且必要,可为后续震损结构的抗震性能评估提供参考。     

混凝土结构基本性能的可解释机器学习建模方法

混凝土结构的基本性能,如构件破坏模式、承载力、延性等,是结构设计与评估过程中的重要参数.准确地预测混凝土结构的基本性能,直接决定了结构设计与分析的准确度与可靠性.提出了一种基于机器学习的混凝土结构基本性能预测方法,可以根据结构的基本设计参数(如几何尺寸、材料属性、荷载工况等),直接给出其性能指标.同时,利用近年来提出的...     

基于增量动力分析法的纤维增强复合材料加固混凝土框架结构抗震性能研究

为了研究纤维增强材料(CFRP)加固混凝土(RC)框架结构的关键构件对结构整体抗震性能的影响,提出基于CFRP加固柱极限破坏状态来确定加固结构抗震性能水平限值的方法,定义了CFRP加固RC框架结构的4个极限状态,然后采用增量动力分析(IDA)方法对比分析了RC框架结构加固前后的抗震性能和基于性能的地震易损性。研究发现:RC框架结构在CFRP加固后,结构发生了薄弱层的转移,同时结构会提前出现变形,消耗地震能量,结构的水平承载能力、延性和抗震能力得到了提高。     

震损RC框架结构抗震冗余度加固及振动台试验研究

为进一步研究和探索基于冗余度理论的抗震设计方法在既有建筑和震损建筑抗震加固中应用的可行性,本文采用文献[1]中基于冗余度理论的抗震设计方法对文献[2]中试验后的RC框架结构进行加固处理,并对加固后的RC框架结构进行振动台试验研究。研究结果表明,历经各级激励后模型1的损伤程度远小于模型2,模型1具有更好的抗震性能和更大的抗倒塌储备能力,同时也表明采用增大结构抗震冗余度的加固方案是合适可行的。     

钢框架结构鲁棒性评估方法

结构鲁棒性体现了结构对局部破坏的不敏感性。为了定量评估钢框架结构的抗连续倒塌能力,提出一种适用于钢框架结构的鲁棒性定量评估方法。在综合考虑构件在结构能量流分布中的贡献和构件失效影响面积的基础上,给出构件重要性系数计算方法,为确定结构的最不利初始损伤模型奠定基础。探讨钢结构构件的承载能力冗余度,并结合构件应变能灵敏度,提出一个基于损伤模型的钢框架结构冗余度评估指标,该指标与构件的承载能力冗余度成正比,而与构件的应变能灵敏度成反比。从定义上对结构冗余度与结构鲁棒性之间的差异进行讨论,提出以结构最小冗余度作为评价结构鲁棒性能的观点。在此基础上,给出一种适用于钢框架结构的鲁棒性评估方法,同时对该方法的适用范围进行分析。最后,通过一个8层空间钢框架结构算例验证所提出的钢框架结构鲁棒性评估方法的可行性。     

基于构件重要性指标的RC框架结构抗震优化设计研究

通过引入基于结构广义刚度的构件重要性指标,提出了考虑构件重要程度差异的RC框架结构抗震优化设计方法。根据“构件重要性越大,承载力储备也越大”的结构系统设计策略,以构件的重要性程度由小到大逐渐发生损伤破坏的破坏模式为目标,根据现有一般构件的安全储备取值,建议了基于构件重要性指标的安全储备表达式。以广义结构刚度损失率作为结构失效判定依据,通过一RC框架结构抗震设计算例,分别对采用基于构件重要性指标方法和现行规范方法设计的结果进行对比,结果表明,建议方法的设计结果,其配筋分布更加合理,抗震性能得到显著改善,且总用钢量略有降低。     

基于构件性能评估的RC框架结构中震与小震设计对比研究

考虑不同的设防烈度、结构高度、场地土类别,建立了18组RC框架结构,分别按照小震、高规中震、广东高规中震3种方法进行设计,对比中震设计对框架结构梁、柱截面尺寸和纵筋、箍筋配筋量的影响。以第一竖向构件失效准则作为结构倒塌的判定依据,基于增量动力分析(IDA)方法对结构进行倒塌易损性分析。结果表明:1)中震设计与小震设计相比,梁、柱截面面积约增大20%,梁纵筋配筋量增大50%～160%,柱纵筋配筋量增大20%～100%,梁、柱箍筋几乎没有变化;2)采用3种设计方法的RC框架结构均满足"大震不倒"的设防要求;3)3层RC框架结构抗倒塌能力:广东高规中震设计高规中震设计小震设计,随着层数的增加和设防烈度的提高,结构的抗倒塌能力逐渐变为:小震设计广东高规中震设计高规中震设计。     

锈蚀钢筋混凝土框架结构抗震性能Pushover分析

以某六层三跨RC框架结构为例,在对锈蚀构件的材料力学性能劣化处理的基础上,采用SAP2000结构分析软件静力弹塑性分析方法,对不同锈蚀工况下的RC框架结构抗震性能进行分析,得到不同锈蚀工况下RC框架结构在罕遇地震下的抗震性能指标退化规律。研究表明:纵筋锈蚀将导致RC框架结构抗震性能退化,而且随着锈蚀率的增大,结构的抗震承载力退化效应愈加显著,楼层层间位移角增加;同时锈损结构的塑性铰(梁铰/柱铰)发展速度加快,程度亦加深,使得结构在相同地震作用下变形加剧,不利于结构抗震性能的发挥。