极罕遇地震作用下铅芯橡胶隔震支座基础隔震结构抗震性能研究

基础隔震结构在设计地震和罕遇地震作用下具有良好的抗震性能。随着GB 18036—2015《中国地震动参数区划图》引入了极罕遇地震作用，有必要探讨基础隔震结构在极罕遇地震作用下的抗震性能。以两自由度体系(简化模型)和多自由度体系(纤维模型)的铅芯橡胶隔震支座(LRB)基础隔震结构为研究对象，基于弹塑性时程分析的统计结果，分析并比较了设计、罕遇和极罕遇地震作用下上部结构屈服承载力(即降低上部结构抗震设防烈度)和LRB隔震支座力学性能参数对整个LRB基础隔震结构抗震性能的影响。分析结果表明：极罕遇地震作用下，采用降低抗震设防烈度的方式对隔震后的上部结构进行结构设计并不可取；为了保证在极罕遇地震作用下LRB基础隔震结构的上部结构和LRB隔震支座不发生破坏，应尽可能使用大直径和低橡胶剪切模量的LRB隔震支座；如何保证LRB基础隔震结构在设计地震和罕遇地震作用下的性能要求以及在极罕遇地震作用下的安全性能是一个具有挑战性的问题。     

江西省博物馆超限结构抗震性能设计

以目前在建的江西省博物馆超限高层建筑为例,结合基于性能的抗震设计理论和方法,根据建筑物的重要性合理确定结构的抗震性能目标及构件在各设防地震烈度下的性能水准。使用PKPM,MIDAS,YJK软件进行多遇地震作用下弹性计算分析、设防地震作用下弹性和不屈服分析,采用SAUSAGE软件进行罕遇地震弹塑性分析。通过弹塑性时程分析方法验算罕遇地震作用下的弹塑性层间位移角等指标是否满足规范要求,并对结构的损伤程度进行分析,确定结构薄弱部位(薄弱层及薄弱构件),根据分析结果提出抗震加强措施以确保结构在各设防烈度下满足预期的抗震性能目标。     

某隔震结构教学楼动力弹塑性分析

云南师范大学附属润城学校教学楼主体结构采用隔震设计技术。当罕遇地震作用下隔震设计分析时,通常采用FNA算法仅分析隔震支座的局部非线性,而假定上部结构保持弹性。由于本工程建筑平面不规则程度明显,为保证主体结构的安全,补充罕遇地震作用下动力弹塑性分析。分析结果表明,采用隔震设计能有效降低地震作用,隔震垫耗能减震作用显著,罕遇地震作用下结构多数塑性铰处于生命安全状态,有效保证了教学楼具有良好的抗震性能。     

某部分框支剪力墙超限高层结构设计

以某结构设计为例,采用基于性能要求的抗震设计方法,提出合理的抗震性能目标、性能水准及实现性能设计的主要方法,对结构进行多遇地震、设防地震及罕遇地震作用下的计算分析,结果表明在不同地震动水准下结构不同部位的水平和竖向构件承载力及变形状态达到了设定的性能目标要求,验证了方案的合理性。     

一种受控摇摆式钢筋混凝土框架基于性能的抗震设计方法

受控摇摆式钢筋混凝土框架通过引入弹性摇摆柱和摇摆节点来弱化结构整体刚度,减少结构在地震中的损伤,并使用无黏结后张预应力筋提供结构弹性恢复力,实现结构地震后自复位。在已有理论分析和试验研究的基础上,对该类结构的抗震设计方法进行研究,确定受控摇摆式钢筋混凝土框架结构的抗震性能水准,给出抗震设计流程。以一个三层三跨钢筋混凝土框架为例进行基于性能的抗震设计,选用3条波进行动力时程分析,模拟结构遭遇罕遇地震的动力响应。分析结果表明：受控摇摆式钢筋混凝土框架结构在罕遇地震作用下,最大层间位移角满足设计要求的性能目标,并且表现出优异的抗震性能的和良好的自复位能力,验证了基于性能抗震设计方法的有效性。     

中国科学技术馆新馆结构抗震性能设计

结合中国科学技术馆新馆的工程特点,对该复杂结构设定抗震性能目标,并针对性能目标提出抗震措施及抗震构造措施。考虑结构材料的非线性,采用动力非线性分析方法,分析框架-剪力墙结构在地震作用下的动力响应,并对关键部位进行罕遇地震下承载力及耗能专项分析。结果表明,结构在罕遇地震下满足规范要求,关键部位可以实现罕遇地震下不屈服的要求,结构是安全可靠的。     

江苏银行宿迁分行结构隔震设计

该文详细分析了江苏银行宿迁分行结构隔震设计的全过程。首先进行了结构隔震必要性的分析,其次采用ETABS程序对隔震结构进行多遇地震作用下时程分析,对结构整体抗震性能进行评价。最后作出罕遇地震作用下的性能评估。分析结果表明:隔震结构具有良好的抗震性能,罕遇地震作用下抗震性能表现良好。     

基于性能水准折减构件刚度的结构抗震性能设计方法

近年来,基于性能的结构抗震设计方法得到了广泛关注和研究,我国也有相应的规范条文。但是常规设计方法仅考虑了多遇地震作用,得到的设计结果往往不能无法满足设防、罕遇地震下构件性能水准要求。而设防、罕遇地震弹性、不屈服设计方法得到的设计结果又存在经济性不佳或者构件严重超筋等情况。故现有的常规设计方法在抗震性能设计领域有所欠缺。本文认为,当所有构件都处于性能水准允许的极限状态,结构就处于性能水准允许的最低刚度状态。即性能水准对应了构件的允许最低刚度,在这个前提下本文提出了利用折减构件刚度进行设防、罕遇地震作用计算的近似设计方法,相对于现有常规设计方法更容易满足性能水准要求,且具有较好的经济性。最后通过一个典型算例进行验证。     

重庆某超高层结构设计

建筑抗震性能化设计是结构抗震设计方法的发展趋势。采用性能化设计方法使结构抗震设计从宏观定性的目标转化为具体的多重目标,从而提高设计的可靠性。首先建立超限高层建筑结构在不同水准地震作用下的抗震性能水准、性能目标及性能设计指标。通过多种软件计算结构在多遇地震和设防地震作用下的弹性响应,并进行结构弹性时程分析和罕遇地震作用下的弹塑性时程响应分析,然后利用各水准地震作用下的响应判定结构的性能水准,从而确定结构是否达到预期的性能目标。计算结果表明:重庆某179.6米超限高层能够满足我国现行抗震规范提出的各项抗震设防要求和各项既定的抗震性能目标。     

深科技城A座框架-核心筒超高层结构设计

针对深科技城A座超高层结构存在扭转不规则、楼板不连续、承载力突变、其他不规则超限项,结构进行风洞试验与规范风荷载作用下对比分析,并对其进行多遇地震、设防地震及罕遇地震作用下抗震性能化设计,采用动力弹塑性的方法对结构进行罕遇地震分析。计算结果表明,多遇地震、设防地震和罕遇作用下,构件满足预定的性能目标要求,对结构薄弱部位采取抗震加强措施。     

北京某高层钢框架建筑消能减震设计

北京某高层钢结构住宅采用框架结构,结构纵横向布置墙板式阻尼器。采用等效支撑模型(PKPM)和弹簧模型(ETABS)对结构在多遇地震作用下的响应进行分析,采用弹簧模型(ETABS)对结构在罕遇地震作用下的结构响应进行分析。分析结果表明:1)等效支撑模型和弹簧模型可以较好地模拟墙板式阻尼器在结构中的作用;2)采用墙板式阻尼器后,结构在多遇地震下和罕遇地震作用下的抗震性能得到提高;3)多遇地震作用下,墙板式阻尼器为结构提供抗侧刚度,使结构的层间位移角满足规范要求,满足"小震不坏"的设计目标;4)罕遇地震作用下,结构的层间位移角满足规范要求,部分框架梁产生塑性铰,而框架柱始终保持弹性,能够达到"大震不倒"的设计目标;4)墙板式阻尼器在罕遇地震作用下屈服耗能,可为结构提供附加阻尼比。     

空心柱-箱型转换层-剪力墙结构抗震性能研究

本文采用多尺度方法研究空心柱-箱型转换层-剪力墙结构的抗震性能。基于多尺度方法,建立结构多尺度分析模型,上部剪力墙结构采用壳单元来模拟,转换层与空心柱采用实体单元模拟,对整体结构进行罕遇地震下抗震性能分析,重点考察空心柱的抗震性能。分析结果表明:罕遇地震下,结构层间位移角满足规范要求,整体结构抗震性能良好。多尺度方法既能满足评价结构抗震性能的要求,又能很好地模拟局部构件的应力应变情况。该结果为复杂高层建筑的设计提供了参考。     

深圳金港大厦非对称多塔楼连体结构设计与分析

深圳金港大厦工程是建造在7度抗震设防烈度区的大底盘、多塔楼、多重连体的多项"超限"工程。通过对连接体与塔楼的连接方式(强连接、弱连接)进行对比分析,并根据项目的特点,最终确定强连接为最佳连接方式。采用基于性能设计的抗震方法,对连体结构中重要构件,如连接体钢构件、节点及与连接体相连的竖向构件抗震性能目标定为设防烈度地震作用弹性、罕遇地震作用不屈服;底部加强区剪力墙抗震性能目标定为设防烈度地震作用受剪弹性、受弯不屈服;应用SATWE、MIDAS及ABAQUS等有限元分析软件,对结构在多遇地震、设防烈度地震和罕遇地震作用下进行计算分析。结果表明:整体模型各项指标满足规范要求,能够实现设定的抗震性能目标。     

基于渐进地震失效模式的高层结构抗罕遇地震设计方法研究

针对高层结构罕遇地震作用下局部集中损伤破坏易导致整体倒塌的问题,及超静定次数消耗集中且不充分的结构地震失效本质,确定了高层结构耗能构件分批次充分消耗超静定次数的多阶段塑性发展路径,提出了高层结构塑性发展充分、失效方向可控、失效路径延长的渐进地震失效模式。同时,考虑结构多阶段塑性发展过程中地震作用的往复特性、高阶振型影响和非线性内力重分布特点,建立基于多阶段振型组合的标准地震作用,给出了多阶段塑性发展的抗震性能量化需求,建立了基于渐进地震失效模式的高层结构抗罕遇地震设计方法。该方法将高层结构渐进地震失效全过程的复杂设计简化为有限塑性阶段的分段抗罕遇地震设计,解决了高层结构难于抗罕遇地震量化设计的难题。为验证该设计方法的有效性,对一幢10层高层结构进行了抗罕遇地震设计,通过非线性时程分析方法验证了按所提方法设计的结构能够实现结构渐进地震失效模式以及结构抗震性能目标,并对比分析了按所提方法设计的结构与按现行规范方法设计的结构的抗震性能,得到按所提方法设计的结构在地震动峰值加速度为0.22g作用下耗能提高了57%,在非线性静力推覆作用下非线性抗力（基底剪力）最大值提高了15.59%。     

成都某综合体塔楼罕遇地震弹塑性时程分析

成都某综合体A塔为一栋结构高度达308.7m的复杂超高层建筑,设计采用了带联系桁架(防屈曲支撑)的多核心筒+SRC框架的结构抗侧体系,运用ABAQUS软件对该结构进行了罕遇地震作用下的弹塑性时程分析,以检验结构在大震作用下的抗震性能,结果表明结构在罕遇地震下的抗震性能良好。     

盛德大厦改建工程抗震性能研究

针对广州盛德大厦改建设计后的结构进行抗震性能研究。要求改建设计后的结构满足现行结构规范,故对原已建部分承载力复核并采取相应的加强改造措施,以确保其有足够的抗震能力。改建后的结构设计采用基于性能的抗震设计方法,包括小震弹性计算、中震弹性以及中震不屈服构件验算,以及罕遇地震下的弹塑性分析。利用ETABS和PERFORM-3D分析软件进行了整体结构弹性及弹塑性时程分析和推覆分析,并运用多种分析手段验证不同地震作用下结构的抗震性能,最后校核了桩基础在地震作用下的承载力。     

不规则钢筋混凝土异形柱框架结构的抗震性能

按现行规范及技术规程设计了设防烈度为8度的一个不规则的钢筋混凝土异形柱框架结构，并进行了双向水平地震作用下的空间三维非线性地震反应分析，考查了异形柱框架结构在罕遇地震水准下的整体抗震性能，对结构能否达到抗震设防目标进行了初步评价。结果表明，8度区按规范设计的结构在罕遇烈度地震作用下基本能够达到预期的抗震设防目标。     

宿迁市公共卫生服务中心消能减震设计

该文详细分析了宿迁市公共卫生服务中心消能减震设计的全过程。首先进行了结构减震必要性的分析,其次采用ETABS程序对减震结构进行多遇地震作用下时程分析,对结构整体抗震性能进行评价。最后作出罕遇地震作用下关键构件的性能评估。分析结果表明:减震结构具有良好的抗震性能,罕遇地震作用下,关键构件性能表现良好。     

浙江影视后期制作中心超限高层结构设计

浙江影视后期制作中心综合大楼主楼采用框架-核心筒结构体系,建筑高度218m;为超B级高度的超限高层建筑,在6层通过钢结构采光顶与大型演播厅组团相连。采用基于性能的抗震设计方法,针对不同的超限情况采取了相应的技术措施。应用SATWE、MIDAS等程序对结构进行多遇地震作用下的计算,各项计算指标均满足规范要求。对结构进行了弹性动力时程分析补充计算和罕遇地震作用下静力弹塑性分析,计算表明结构能够抵抗大震水准的地震作用及钢结构采光顶滑动支座的设计满足罕遇地震作用下的位移要求。     

Study on seismic design method of high-rise structures resistant to rare earthquakes on basis of progressive seismic failure mode

针对高层结构罕遇地震作用下局部集中损伤破坏易导致整体倒塌的问题，及超静定次数消耗集中且不充分的结构地震失效本质，确定了高层结构耗能构件分批次充分消耗超静定次数的多阶段塑性发展路径，提出了高层结构塑性发展充分、失效方向可控、失效路径延长的渐进地震失效模式。同时，考虑结构多阶段塑性发展过程中地震作用的往复特性、高阶振型影响和非线性内力重分布特点，建立基于多阶段振型组合的标准地震作用，给出了多阶段塑性发展的抗震性能量化需求，建立了基于渐进地震失效模式的高层结构抗罕遇地震设计方法。该方法将高层结构渐进地震失效全过程的复杂设计简化为有限塑性阶段的分段抗罕遇地震设计，解决了高层结构难于抗罕遇地震量化设计的难题。为验证该设计方法的有效性，对一幢10层高层结构进行了抗罕遇地震设计，通过非线性时程分析方法验证了按所提方法设计的结构能够实现结构渐进地震失效模式以及结构抗震性能目标，并对比分析了按所提方法设计的结构与按现行规范方法设计的结构的抗震性能，得到按所提方法设计的结构在地震动峰值加速度为0.22g作用下耗能提高了57%，在非线性静力推覆作用下非线性抗力（基底剪力）最大值提高了15.59%。