基于全概率PBEE方法的RC框架结构地震损失分析

结构损伤机制的选择、评价、设计与控制是建筑结构抗震设计面临的热点与难点。定量评价建筑结构地震损失不仅是结构损伤机制选择与评价的重要环节,也是抗震防灾决策的重要依据。以全概率PBEE方法（PEER-PBEE Methodology）为基础,给出了地震损失计算方法和流程,结合工程实际确定了地震损失评估所需考虑的地震动强度范围,归纳总结了RC框架结构各类构件的易损性函数和损失函数。定量评价了按现行规范设计的不同抗震设防烈度的典型多层RC框架结构的地震损失,分析了设防烈度、倒塌风险、构件类别等因素的影响。研究结果表明,该评估方法可为抗震防灾决策提供参考。根据算例分析结果对不同烈度区的建筑结构地震损失控制提出了有关建议。     

基于自适应POA和IDA的RC框架填充墙结构超强系数分析

结构整体超强系数是结构整体抗震性能系数的重要组成部分。针对不同结构高度严格按照现行设计规范设计了6个高烈度区具有代表性的结构模型,并采用OpenSees分析平台建立有限元模型,同时通过与已有试验结果的对比验证了建模方法的客观准确性。基于自适应POA和IDA得到了设计结构模型的整体超强系数及其变化规律,通过对比分析得出:填充墙对RC框架结构的整体超强系数影响显著,但随着结构高度的增加,填充墙对结构超强系数的影响逐渐减弱。按现行规范设计VIII度设防的结构模型中RC框架结构的超强系数最小值为1.2,考虑填充墙作用的RC框架填充墙结构的超强系数最小值为2.1。分析方法的选择对超强系数分析有重要影响,静力分析方法低估了结构的超强系数。     

内爆作用下不同类型填充墙对RC框架结构的影响

为了研究内爆作用下不同类型填充墙对RC框架结构的影响,减轻RC框架结构在爆炸荷载作用下的破坏程度,采用ANSYS/LS-DYNA软件对已有的RC框架结构、碳纤维布加固砌块填充墙爆炸试验进行数值模拟。通过模拟结果和试验结果的对比分析,验证了采用的数值模拟方法及参数设置是合理和适用的。在此基础上,通过数值模拟研究2层L型RC框架结构在相同内爆条件下,分别设置普通混凝土砌块填充墙、碳纤维布加固砌块填充墙、加固泄爆组合填充墙时构件的损坏程度。研究结果表明:在相同内爆作用下,设置不同类型填充墙的RC框架结构的破坏程度和破坏形态有明显差异,填充墙体对内爆作用下RC框架结构的影响不容忽视;全面采用碳纤维布加固砌块填充墙虽可减少爆炸引起的墙体碎片飞溅,但会使内爆作用下的RC框架结构产生较为严重的破坏,顾此失彼;与其他两种填充墙相比,采用加固泄爆组合填充墙可以有效减轻内爆作用下RC框架结构的破坏程度,减少爆炸引起的墙体碎片飞溅。     

尼泊尔8.1级地震钢筋混凝土框架典型震害及讨论

尼泊尔8.1级地震发生2个月后,该文作者随队开展了为期半个月的尼泊尔地震震害调查。该文报道了尼泊尔8.1级地震中3个调查点的钢筋混凝土（RC）框架结构震害特点。调查表明,除少数医院、政府办公楼、学校建筑为正规抗震设计建造外,大部分RC框架结构为自建民居、商铺。被调查RC框架结构的梁、板、柱均采用现浇混凝土,填充墙均采用粘土砖砌筑。震害主要表现为底层或临街楼层（街道高于底层时）框架柱压弯破坏,填充墙倒塌,柱顶水平施工缝处破坏,部分紧邻填充墙的柱顶部剪切破坏,屋顶女儿墙震损掉落,少数结构发生整体垮塌。该文作者对某一典型区域的框架结构进行了详查,得到6个震损结构的尺寸、材料强度和破坏模式,分析表明,具有较小柱轴压比,较大刚重比的结构具有较好的抗倒塌能力。最后,针对尼泊尔RC框架的震害特点,对比我国相关规范规程和以往震害经验,探讨了防止填充墙相邻柱端剪切破坏的措施、防止施工缝对柱的削弱、非结构构件抗震构造措施的必要性,以及震后建筑安全性鉴定的注意事项。     

内爆作用下不同类型填充墙对RC框架结构的影响

为了研究内爆作用下不同类型填充墙对RC框架结构的影响,减轻RC框架结构在爆炸荷载作用下的破坏程度,采用ANSYS/LS-DYNA软件对已有的RC框架结构、碳纤维布加固砌块填充墙爆炸试验进行数值模拟。通过模拟结果和试验结果的对比分析,验证了采用的数值模拟方法及参数设置是合理和适用的。在此基础上,通过数值模拟研究2层L型RC框架结构在相同内爆条件下,分别设置普通混凝土砌块填充墙、碳纤维布加固砌块填充墙、加固泄爆组合填充墙时构件的损坏程度。研究结果表明:在相同内爆作用下,设置不同类型填充墙的RC框架结构的破坏程度和破坏形态有明显差异,填充墙体对内爆作用下RC框架结构的影响不容忽视;全面采用碳纤维布加固砌块填充墙虽可减少爆炸引起的墙体碎片飞溅,但会使内爆作用下的RC框架结构产生较为严重的破坏,顾此失彼;与其他两种填充墙相比,采用加固泄爆组合填充墙可以有效减轻内爆作用下RC框架结构的破坏程度,减少爆炸引起的墙体碎片飞溅。     

不同抗震等级RC框架结构抗地震倒塌能力的研究

为研究抗震等级对钢筋混凝土（RC）框架结构抗地震倒塌能力的影响,根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）分别设计了不同抗震设防烈度和抗震等级的20个典型RC框架结构,应用动力增量分析法对框架结构进行了倒塌易损性分析,并对比了不同抗震等级框架结构的抗地震倒塌能力。结果表明:框架结构的抗震等级对其抗地震倒塌能力有重要影响,同一抗震设防烈度下,随着抗震等级的提高,其倒塌概率不断减小,倒塌储备系数（CMR）不断增大,框架结构的抗地震倒塌能力不断提高。框架柱的轴压比、纵向配筋率和体积配箍率是影响框架结构抗地震倒塌能力的重要因素。     

主要设计参数对规则RC框架结构抗连续倒塌性能的影响

连续倒塌是指由意外事件造成工程结构的局部破坏并形成连锁反应，最终导致结构大范围破坏甚至整体倒塌，其中结构系统的冗余承载力对其抗连续倒塌性能具有显著影响。为满足工程快速评估的需要，分析、总结了主要设计参数对规则框架结构抗连续倒塌性能的影响规律。按照规范设计了18个典型钢筋混凝土(RC)规则框架，分别考虑了不同抗震设防烈度、结构总楼层数、结构跨度3个主要设计参数对结构冗余承载力的影响；采用纤维梁模型建立了所有典型框架的有限元模型，其中梁采用T形截面建模考虑有效翼缘宽度范围内楼板的贡献；采用非线性动力拆除构件法分析了框架在不同部位发生初始破坏时的连续倒塌响应，以及主要设计参数对结构连续倒塌影响的规律。     

砌体填充墙对框架结构的抗震影响

框架结构中有砌体填充墙，填充墙将整个框架划分为不同的开间和不同的功能区，填充墙数量的多少取决于建筑物的功能和使用要求。在框架结构计算中，一般不考虑砌体填充墙的抗侧力作用，建模型时只建纯框架不建入填充墙，将墙体重量当做外荷载加到计算模型上，在抗震计算时，根据砌体填充墙的数量，对框架的自振周期进行折减，使框架获得较大的地震剪力，这是目前普遍采用的框架计算方法，基本上仍是纯框架计算法。     

少钢支撑RC框架结构的概念

震害表明,在钢筋混凝土(RC)框架结构中增设少量支撑,可以解决纯框架结构抗震防线单一、缺乏足够冗余度的问题,通过多重抗震防线,保护主体结构构件、减小建筑震害、增加结构的安全储备和防倒塌能力。我国现行规范对含有少量剪力墙的框架结构已经有了明确定义和相应的设计方法,而对于含有少量支撑的框架结构没有定义。该文以一个典型RC框架结构及三个带不同钢支撑的RC框架结构为例,基于弹性分析和弹塑性Pushover分析,借鉴少墙框架的定义方法,提出了以底层框架倾覆力矩分担率为控制指标的少钢支撑RC框架结构的定义,并通过基于IDA的结构抗倒塌易损性分析验证了少钢支撑RC框架结构相比纯框架结构的抗倒塌能力提高。     

8度区异形柱框架结构基础隔震研究

对抗震设防烈度8度(0.2g)、预期隔震目标降低一度的基础隔震异形柱框架结构的隔震性能展开研究。对比了异形柱框架结构和矩形柱框架结构的隔震设计,并对满足隔震设计目标的基础隔震异形柱框架结构开展振动台试验。结果表明异形柱框架结构抗侧移刚度的优势使其在隔震设计阶段能获得比同条件的等截面面积矩形柱框架更小的水平向减震系数;且基础隔震异形柱框架结构振动台试验的加速度和位移响应得到明显降低,实现了小震不坏,大震不倒的设防目标。验证了基础隔震是提升异形柱框架结构抗震性能的有效措施之一,但隔震设计应充分考虑上部结构的抗震性能劣势,适当限制其塑性性能的发展程度。总的来说,引入基础隔震技术能提升8度(0.2 g)区异形柱框架结构的抗震性能,其在高烈度地区具有良好的推广应用前景。     

轻质填充墙框架结构抗震性能的振动台试验研究

设计与原型相似比为1/4的三层两跨轻质填充墙框架结构缩尺模型在振动台上进行不同级次地震动输入下的抗震性能试验研究。通过对比空框架和填充墙框架结构的模态测试结果,考察了填充墙对框架频率的加强效应;根据对填充墙的破坏现象及试验结果分析,研究了填充墙在主体结构破坏不同阶段的频率衰减、刚度退化情况及层间位移角、各层放大倍数变化规律,并分析了填充墙和框架协同工作的过程。研究结果表明:填充墙充当了结构抗震的第一道抗震防线,通过填充墙耗能延缓了主体结构裂缝出现的时间,但填充墙与框架主体结构的柔性连接处破坏,易造成框架柱在此处出现塑性铰,不易实现“强柱弱梁”破坏机制,成为框架结构抗震的薄弱环节。     

砌体填充墙RC框架基于FEAP的微观有限元分析

基于美国加州大学伯克利分校研制的有限元软件FEAP(Finite Element Analysis Program),联合应用弥散裂缝单元和离散裂缝单元,建立了砌体填充墙RC框架的精细化微观有限元模型。基于美国加州大学圣地亚哥分校UCSD的试验结果对有限元模型进行了验证,对多层砌体填充墙RC框架进行了Pushover分析,研究了填充墙的裂缝开展、刚度变化、应力发展趋势,以及填充墙与RC框架的相互作用机制,研究了砌体填充墙RC框架的失效模式和抗震性能。     

地震作用设计参数调整对框架结构抗震设计及安全性的影响

汶川、芦山等大地震震害经验表明:地震中建筑遭受的实际烈度经常远高于规范规定的设防烈度,这导致建筑结构在地震中受到非常严重的破坏。虽然随着规范的改进和新的设防区划图的提出,我国建筑抗震的安全水准在不断提升,但是很多专家仍认为目前建筑结构的抗震安全储备偏低。因此,确定合理的地震作用对保证建筑结构的抗震安全性有重要意义。该文以基于2010版《建筑抗震设计规范》设计的一系列钢筋混凝土框架结构为研究对象,通过调整地震动力放大系数、地震作用和荷载分项系数等参数的取值,对框架进行重设计,并对框架结构进行倒塌分析,研究地震作用设计参数调整对框架结构的设计控制指标、地震力、材料用量和抗震安全性造成的影响。研究结果表明:调整措施将使底层柱轴压比增大约8%;楼板和框架梁的钢筋用量提高约6%;对初始破坏始于底层的倒塌模式,调整措施能明显提高结构的抗震安全性,但随着设防烈度提高,地震下抗倒塌能力的提高程度略有降低。     

新型SIP填充墙板框架结构足尺振动台试验研究

对两层钢筋混凝土纯框架及带有新型SIP填充墙板的框架结构进行足尺振动台试验,对比研究了结构及墙板的破坏过程和破坏模式,分析了新型SIP墙板对钢筋混凝土框架结构的周期、阻尼比、刚度、楼层加速度以及楼层位移的影响。研究结果表明:与裸框架相比,带有新型SIP填充墙板的框架结构每一层抗侧刚度提高了2.42倍,阻尼比提高了1.87倍且带SIP填充墙板框架结构的阻尼比为5.891%,大于通常在进行普通填充墙结构抗震设计时所采用的5%,说明SIP填充墙板比一般填充墙耗能能力强;结构的楼层位移模式呈剪切型变形特点,层间位移角小于规范限值;从弹性到塑性过程中,除了柱根和墙板上出现裂缝外,没有出现整体垮塌现象说明填充墙体与框架的连接措施可靠,可以在地震区推广使用。     

填充墙对矩形钢管混凝土框架结构抗震性能的影响研究

为了研究填充墙对钢管混凝土框架结构抗震性能和受力性能的影响规律,该文通过两榀单跨两层带填充墙的矩形钢管混凝土框架结构的低周反复荷载试验,研究分析了该类框架结构的承载能力、延性、耗能能力、破坏机理及其破坏特征。结果表明,填充墙的存在使框架的承载能力、抗侧刚度均大幅度增加,但其屈服位移和极限位移减小,延性降低。经比较研究发现,带填充墙的矩形钢管混凝土框架与同类其他框架相比具有良好的抗震性能和耗能能力。鉴于填充墙的存在对矩形钢管混凝土框架的受力性能和延性均有较大的影响,在钢管混凝土框架结构的工程实践中,应明确填充墙对结构受力的贡献,若考虑填充墙参与结构受力,则应在整体结构分析中给予考虑,否则填充墙宜与框架柱采取柔性连接,避免产生刚度效应。     

RC框架核心筒结构的地震易损性研究

为研究高层RC框架核心筒结构的地震易损性,设计9榀相同层高但不同跨度和地震设防烈度的典型结构模型。考虑地震动输入的不确定性,采用Perform-3D对其进行弹塑性动力时程分析得到结构地震响应,进而结合我国抗震规范对框架核心筒结构体系性能水平限值要求建立相应的地震易损性曲线,对比分析了不同跨度和设防烈度下结构的地震易损性差异;结果表明:较低设防烈度结构的地震易损性曲线差别不明显,而较高抗震设防烈度下结构的地震易损性曲线差别显著;在相同设防烈度下,随着结构跨度的增加其地震易损性曲线变化不大,从一个方面验证了结构设计的不确定性对其地震易损性的影响较小。研究为进行城市高层建筑结构的地震灾害损失评估提供了理论依据。     

6.4级漾濞地震某RC框架及其非结构部件震害分析

2021年云南漾濞6.4级地震造成了较大范围的建筑破坏，在漾濞县城记录到的地震加速峰值(PGA)高达720.2 gal。在强震作用下，大量土木结构的民居发生了破坏，而约束砌体和钢筋混凝土(RC)结构的震害则相对较轻。现场震害调查发现，部分框架结构的震害明显重于同一区域的其他同类型结构，呈现明显、多样的非结构部件破坏特征。因此，该文对某震害较重的框架进行详细调查，分类分析结构及其非结构部件地震破坏细节；依据图纸及现场考察信息建立精细有限元分析模型，对此次地震的地震动破坏力特征以及该框架结构及其非结构部件的地震破坏机理进行了量化分析。分析结果表明：带填充墙框架仿真模型的分析结果与实际震害现象更接近；框架结构局部大空间、框架底部的约束形式和填充墙的布置形式的综合作用导致结构产生局部过大变形与各类非结构部件的严重破坏。在考虑填充墙对框架结构的作用效应后，结构的不规则性大幅增加，导致结构薄弱层的最大层间位移角相较纯框架模型增加127%，并且明显加剧非结构部件的震害。该文对该建筑震害现象的详细调查与仿真分析，可为结构抗震设计与应急救援决策提供参考。     

基于构件性能的RC框架-核心筒结构抗震性能研究

钢筋混凝土框架-核心筒结构是目前我国超高层建筑中广泛采用的一种结构体系。以18个满足我国现行规范的典型钢筋混凝土框架-核心筒结构为例,利用Perform-3D软件对模型进行罕遇地震作用下的弹塑性时程分析,并采用基于构件性能的结构抗震评估方法判断结构安全性。结果表明,对于不同设防烈度的地震,7度设防的结构安全度最高,7.5度与8度设防次之。将该评估结果与基于层间位移角的评估结果进行对比分析,进一步论证了基于层间位移角的评估方法尚存在不足之处。     

不同抗震设防RC框架结构抗倒塌能力的研究

地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.建筑结构需要足够的抗倒塌安全储备,以避免大震或特大地震的倒塌破坏.我国现行抗震设计尚缺乏大震抗倒塌定量设计方法和抗地震倒塌能力的定量评价指标.该文基于IDA的结构抗倒塌易损性分析方法,定量评价了按现行规范设计的不同抗震设防烈度多层RC框架结构的抗地震倒塌能力和...     

震损钢筋混凝土柱剩余能力的数值模型

基于PEER数据库中公开的钢筋混凝土(RC)框架柱试验资料和已有地震损伤指数模型,总结了RC框架柱在产生不同损伤等级时对应的破坏特征,提出了相应的损伤等级评定标准。研究了RC框架柱在地震损伤过程中混凝土和钢筋的损伤演化规律,分别建立了震损RC框架柱损伤区不同位置处混凝土和钢筋的损伤演化方程,提出了考虑震损RC框架柱初始损伤的混凝土模型和钢筋模型。基于OpenSEES平台和纤维模型,建立了一种直接基于材料本构关系的震损RC框架柱的数值模型,该模型考虑了损伤区不同位置处截面材料的损伤差异以及同一截面不同位置处材料的损伤差异。任意选取已有的13根RC框架柱试验资料对震损RC框架柱的数值模型计算结果进行校验。结果表明该文模型能够较为准确的预测震损RC框架柱的剩余抗震能力。研究结果为震后RC结构的性能评估和加固决策提供分析模型。