钢筋混凝土框架-剪力墙结构基于能量抗震设计方法的耗能需求计算与设计流程

基于"强墙肢弱连梁"合理耗能机制控制的前提,提出钢筋混凝土框架-剪力墙结构基于能量抗震设计的实施流程。基于大量钢筋混凝土框架-剪力墙结构算例的弹塑性时程分析结果,给出了钢筋混凝土框架-剪力墙结构各构件累积耗能需求的实用计算方法,包括结构总累积耗能E H,E H在连梁、墙肢和框架梁中的分配,各类构件累积耗能沿楼层高度的分布,同层同类构件的累积耗能分配。结合合理的构件损伤评价模型,建议了钢筋混凝土框架-剪力墙结构各类构件的能力设计方法,将基于能量抗震设计方法落实到构件层次。最后,通过一个20层钢筋混凝土框架-剪力墙结构算例,说明了所建议的基于能量抗震设计方法的具体应用。与时程分析结果的比较表明,所建议方法的构件耗能需求计算结果与时程分析结果吻合较好,且偏于安全。     

罕遇地震作用下钢筋混凝土框架-剪力墙结构的耗能机制分析

为了确定钢筋混凝土框架 剪力墙结构在强震作用下的合理耗能机制,对多个结构算例进行多条强震记录作用下的弹塑性时程分析。通过分析总累积耗能在各类构件中的分配和各类构件耗能沿结构高度方向的分布模式,研究结构的典型耗能机制类型,讨论耗能机制与结构参数的关系,并对不同的耗能机制进行评价。结果表明,“强墙肢弱连梁”整体型耗能机制使结构具有良好的抗震性能,应作为结构耗能机制设计的目标,“强连梁弱墙肢”耗能机制则应予以避免;连梁与墙肢的相对刚度关系是影响结构耗能机制的关键因素,框架和剪力墙相对数量的改变则不会明显影响结构耗能机制。对具有小跨高比连梁的结构,建议采用连梁水平分缝措施引导结构形成“强墙肢弱连梁”耗能机制,并通过算例分析验证了该措施的有效性。     

钢筋混凝土框架-剪力墙结构基于能量抗震设计方法的耗能机制控制

对结构进行合理的耗能机制控制是实现其基于能量抗震设计的前提。根据我国现行规范设计了多个不同参数的钢筋混凝土框架-剪力墙结构算例,并利用多条强震记录进行弹塑性时程分析,定量研究联肢剪力墙整体系数α、剪力墙截面轴向变形影响系数T Z、框架-剪力结构刚度特征值λ等3个参数对其耗能机制的影响,结果表明:对于一定的T Z,需控制α不超过相应的界限值才能使钢筋混凝土框架-剪力墙结构形成"强墙肢弱连梁"的合理耗能机制,而λ的变化不会改变结构耗能机制类型。在此基础上提出了由联肢剪力墙整体系数α和截面轴向变形影响系数T Z表达的钢筋混凝土框架-剪力墙结构耗能机制控制的具体设计条件,并通过水平分缝连梁的算例验证了该控制条件的有效性。     

钢筋混凝土框架-剪力墙结构基于能量抗震设计方法的耗能机制控制

对结构进行合理的耗能机制控制是实现其基于能量抗震设计的前提。根据我国现行规范设计了多个不同参数的钢筋混凝土框架-剪力墙结构算例,并利用多条强震记录进行弹塑性时程分析,定量研究联肢剪力墙整体系数α、剪力墙截面轴向变形影响系数TZ、框架-剪力结构刚度特征值λ等3个参数对其耗能机制的影响,结果表明：对于一定的TZ,需控制α不超过相应的界限值才能使钢筋混凝土框架-剪力墙结构形成“强墙肢弱连梁”的合理耗能机制,而λ的变化不会改变结构耗能机制类型。在此基础上提出了由联肢剪力墙整体系数α和截面轴向变形影响系数TZ表达的钢筋混凝土框架-剪力墙结构耗能机制控制的具体设计条件,并通过水平分缝连梁的算例验证了该控制条件的有效性。     

钢筋混凝土框架结构基于能量抗震设计方法研究

针对基于能量抗震设计方法在钢筋混凝土（RC）框架结构中的应用进行研究。总结现有能量抗震设计方法研究进展,指出在控制罕遇地震作用下结构耗能机制的基础上确定构件累积滞回耗能需求是落实该方法的关键。通过大量RC框架结构算例的弹塑性分析,提出基于“强柱弱梁”耗能机制下RC框架梁、柱构件累积滞回耗能需求的计算方法,包括：总累积滞回耗能在框架梁和框架柱的分配和沿楼层高度的分布以及在同一楼层的分布。在此基础上,结合梁柱构件的承载力和变形需求,进行梁柱构件的耗能损伤评价,并据此实现基于能量抗震设计。通过1个4层框架结构的算例说明所建议的基于能量抗震设计方法在RC框架结构的具体应用。结果表明,所建议方法的构件耗能需求计算结果与时程分析结果吻合较好,且偏于安全。     

高层剪力墙结构连梁设计的探讨

混凝土构件连梁在地震中起到了一种耗能的作用，对减少墙肢内力、延缓墙肢　屈服有着重要的作用。连梁作为剪力墙结构抗震设计中的第一道防线和主要耗能构件,其设计的合理与否直接影响到建筑物抗震性能的好坏。     

美国组合联肢剪力墙抗震设计方法探讨

基于美国加州建筑规范及其引用的相关设计规程和ASCE组合结构委员会的建议,介绍了由钢筋混凝土剪力墙与钢连梁组合而成的组合联肢剪力墙的抗震设计方法。该方法包括：基于中震的水平地震作用计算、合理耦连比的选择、中震及大震水平作用下钢连梁与剪力墙的抗震性能目标、基于先钢连梁屈服后剪力墙屈服的预定屈服机制的构件设计与验算等。据此,建议我国组合联肢剪力墙的第一阶段抗震设计应基于中震水平而不是小震水平。建议方法可供完善我国组合联肢剪力墙结构抗震设计参考。     

承载-消能双功能钢连梁在高层框剪结构中的设计与应用

剪力墙结构和框架-核心筒混合结构体系是目前高层建筑中普遍采用的结构形式。连接墙肢与墙肢的连梁以及框架柱与墙肢之间的深梁,常存在跨度小、截面大的特点。采用钢筋混凝土设计该类型梁,会导致连梁破坏严重,震后修复困难。结合某医院建筑,设计了一种承载-消能双功能钢连梁,既在多遇地震阶段提供刚度及阻尼,同时满足连梁对剪力墙的耦合结构作用。通过时程分析,研究了设有双功能钢连梁的高层框剪结构抗震性能。分析结果表明,多遇地震阶段可提供0.5%附加阻尼比,而罕遇地震阶段,双功能钢连梁可有效保护主体构件降低结构损伤。     

钢桁架连梁-联肢剪力墙耗能机理及抗震性能试验研究

对设置全钢桁架连梁和设置钢筋混凝土、钢桁架混合连梁的双层联肢剪力墙平面结构进行了拟动力试验和低周反复荷载试验,研究了不同工况地震波作用下剪力墙的时程响应,以及其破坏机理、承载力、滞回延性性能、耗能机理、刚度及强度退化机理。试验结果表明:全部设置钢桁架连梁的剪力墙的刚度分布合理,耗能机理及刚度强度退化机理符合联肢剪力墙抗震设计的要求。大震时,在保证较高耗能能力的同时能够维持较高的承载力和刚度,持续约束墙肢,抗震性能优于混凝土连梁联肢剪力墙体系,是一种较理想的连梁设置方案。     

连梁内设置竖向变形阻尼器的耗能剪力墙体系减震分析与设计

将钢筋混凝土联肢剪力墙在连梁跨中开缝,在缝中设置沿竖向变形的钢阻尼器,从而形成耗能联肢剪力墙体系。在强震作用下,耗能剪力墙中的阻尼器一方面适当削弱联肢剪力墙刚度以降低地震作用,另一方面阻尼器屈服后可耗散部分地震能量,从而减小墙肢及连梁的塑性损伤。将阻尼器与连梁组合为等效连梁,运用等效连续化方法对耗能剪力墙体系的刚度特性与阻尼特性进行了简化分析,对耗能剪力墙体系的减震机理进行了论证,并推导出体系关键参数的计算式。以阻尼器延性系数和联肢墙耦合比为设计控制指标,提出了该耗能剪力墙体系基于性能/需求的设计方法。设计实例表明：所提出设计方法简便可行;在参数设计合理的情况下,建议的耗能剪力墙体系具备良好的减震效果。     

基于能量抗震设计方法研究及其在钢支撑框架结构中的应用

介绍了作者近年来关于基于能量抗震设计方法的研究工作。首先,说明了基于能量抗震设计与传统抗震设计方法的关系,指出合理的结构损伤耗能机制控制是实现基于能量抗震设计前提,并据此提出了基于能量抗震设计的框架。随后,介绍了基于能量抗震设计用能量谱,包括单自由度（SDOF）体系总输入能量E _I谱、SDOF体系累积滞回耗能比E_H/E_I谱以及多自由度（MDOF）体系E _I,_MDOF谱与SDOF体系E _I谱的关系,并基于这些谱关系给出了MDOF体系的总累积滞回耗能E_H的确定方法。在此基础上,基于静力弹塑性分析方法给出了结构预期损伤部位累积滞回耗能E_H需求的确定方法,据此结合构件的承载力和变形需求,进行构件层次的基于能量抗震设计。最后,针对某钢支撑框架结构,介绍了所建议的基于能量抗震设计方法的应用。     

钢筋混凝土梁变幅滞回耗能能力衰变规律试验研究

在基于能量的结构性能设计方法中,需要根据耗能需求对构件进行能力设计,而了解位移历程和配筋状况对构件滞回耗能能力的影响规律是实现这一步骤的基础。通过对22根钢筋混凝土梁试件分别采用稳态变幅加载和任意变幅加载,分析位移历程、配箍率和配筋率的变化对钢筋混凝土梁滞回衰变规律的影响。研究表明,常幅滞回条件下,增加配箍率能够延缓钢筋混凝土梁滞回耗能能力的衰变过程,其延缓效果随滞回幅值的增大而降低;配筋率的变化对构件耗能能力的衰变过程未见规律性的影响;相对于配箍率与配筋率,滞回位移幅值的影响更为明显且更具规律性,滞回位移幅值越小,构件衰变至稳定的过程会更快,而衰变稳定后的残余耗能能力将更高。变幅滞回条件下,钢筋混凝土梁在某个半滞回的耗能能力决定于历史最大位移和已累积耗散的滞回能量,即钢筋混凝土梁的滞回耗能能力受最大历史位移和累积耗能的双控。基于这一双控规律,通过量化箍筋与滞回位移幅值对构件滞回耗能能力衰变的影响,提出了钢筋混凝土梁变幅滞回耗能能力的估计方法。     

强震作用下钢筋混凝土结构的数值模拟

强震作用下建筑结构的抗倒塌能力是基于性能抗震设计的核心目标,故对建筑结构在强震作用下的复杂非线性行为特别是倒塌破坏模式进行模拟和预测对于研究建筑物的安全性以及评估地震损失有重大意义。基于目前结构数值模拟的最新研究进展,利用大型通用有限元分析软件MSC.MARC平台,提出可用于钢筋混凝土框架剪力墙结构地震响应分析的弹塑性数值分析模型,并通过一个实际算例演示该分析模型在模拟RC框剪结构强震作用下倒塌过程,表明其可用于RC框剪结构复杂抗震非线性行为的模拟和预测     

高烈度地区框架-核心筒结构中美抗震设计方法对比

按照中美相关抗震设计规范分别对位于中国8度抗震设防区和美国典型高烈度区域（旧金山地区）的两栋层高与结构相似的钢筋混凝土框架 核心筒高层建筑结构进行了设计。介绍了抗震设计过程中根据中美相关抗震规范确定的地震作用参数与材料强度,比较了两国混凝土结构尤其是剪力墙结构抗震构造措施的异同。建立了两结构的空间弹性分析模型,采用振型分解反应谱法计算了两结构的弹性地震响应,比较了两结构自振周期、基底剪力、层剪力、结构层间变形、构件尺寸、配筋以及连梁受剪承载力等。计算结果表明：按照两国设计规范分别设计的结构,其设计地震作用水平相当;根据美国规范设计的结构连梁受剪承载力与中国规范设计方案相比偏低,约为中国规范设计方案的0.63~0.95倍;中美两国规范设计的剪力墙约束边缘构件的范围与配筋差异较大,中国规范设计方案剪力墙约束边缘构件内纵筋和箍筋集中在端部固定范围内,美国规范设计的箍筋约束范围大,对应端部固定范围的配筋比中国规范配筋量小。     

联肢钢板-混凝土组合剪力墙性能化设计方法及静力弹塑性分析

为代替传统的钢筋混凝土剪力墙,充分发挥组合剪力墙结构体系的良好抗震性能,使其易于满足9度抗震设防的设计要求,同时控制墙肢的厚度,以便获取更大的建筑使用面积,钢板-混凝土组合剪力墙被设计应用于9度区高层建筑结构中.根据LEELATAVIWAT等提出的塑性设计方法,并结合对应的内力调整措施,对基于能量平衡的组合联肢剪力墙结...     

Distribution of Optimum Yield-Strength and Plastic Strain Energy Prediction of Hysteretic Dampers in Coupled Shear Wall Buildings

The structural behavior of reinforced concrete coupled shear wall structures is greatly influenced by the behavior of their coupling beams. This paper presents a process of the seismic analysis of reinforced concrete coupled shear wall-frame system linked by hysteretic dampers at each floor. The hysteretic dampers are located at the middle portion of the linked beams which most of the inelastic damage would be concentrated. This study concerned particularly with wall-frame structures that do not twist. The proposed method, which is based on the energy equilibrium method, offers an important design method by the result of increasing energy dissipation capacity and reducing damage to the wall’s base. The optimum distribution of yield shear force coefficients is to evenly distribute the damage at dampers over the structural height based on the cumulative plastic deformation ratio of the dissipation device. Nonlinear dynamic analysis indicates that, with a proper set of damping parameters, the wall’s dynamic responses can be well controlled. Finally, based on the total plastic strain energy and its trend through the height of the buildings, a prediction equation is suggested.     

多连梁剪力墙抗震性能研究

针对剪力墙结构设计中容易出现连梁剪压比不足的问题,提出多连梁的设计理念,通过设置多个连梁代替传统单连梁的方式,可以有效增大连梁的抗剪面积与跨高比,明显改善结构的抗震性能。确定多连梁截面尺寸的基本原则是结构的侧向刚度与单连梁保持不变。对剪力墙结构在多遇地震作用下进行了详细分析,全面比较了多连梁与单连梁对结构动力特性、层间位移角、侧向刚度和构件内力的影响以及对改善连梁剪压比的作用。对剪力墙结构进行了在罕遇地震作用下的弹塑性时程分析,研究了多连梁剪力墙结构对最大层间位移角、塑性铰分布、抗剪承载力及结构非线性耗能能力的改善效果;采用非线性有限元法对连梁在往复地震作用下的抗震性能进行了研究。结果表明:由于多连梁跨高比大,其破坏形态从剪切破坏转化为弯曲破坏,构件的延性显著增大。