适用于高层隔震结构的地震动强度指标研究

近年来,功能可恢复已逐渐成为地震工程领域的研究热点。隔震技术是实现高烈度区高层结构震后功能可恢复的重要手段。地震作用下,关键工程需求参数（主要包括上部结构最大层间位移角MIDR、顶层最大位移MRD和楼面最大加速度MFA以及最大隔震层位移MBD）是评价该类结构是否满足功能可恢复需求的重要指标。合理的地震动强度指标是预测结构响应和评价结构地震功能可恢复能力的重要基础,该研究基于4个高层隔震案例,考虑结构体系、高度、隔震方案、屈重比和地震动类型等因素的影响,评估了25个地震动强度指标与高层隔震结构关键工程需求参数的相关性。识别了与各关键工程需求参数相关性最佳的地震动强度指标,明确了综合平衡性最佳的地震动强度指标,并讨论了各因素的影响效应。该研究成果可为基于功能可恢复的高层隔震结构抗震性能的评估和设计方法的提出提供参考。     

可恢复功能剪力墙结构研究进展

近年来,可恢复功能结构逐渐成为了抗震工程研究的热点。可恢复功能剪力墙,主要包括：配合框架结构同时使用的摇摆或自复位剪力墙,通过摇摆减轻地震作用的破坏,通过自重或施加预应力使结构复位;应用于剪力墙结构中的可更换剪力墙,通过对破坏部位的更换实现结构功能的快速恢复。介绍了自复位剪力墙结构,摇摆剪力墙结构及可更换剪力墙结构的相关研究进展,对研究领域的成果和不足进行了总结,并指出研究领域中存在的空白。     

可恢复功能的预应力装配式钢框架动力弹塑性分析

针对提出的可恢复功能的预应力装配式钢框架结构体系,采用ABAQUS软件对其整体结构进行了模态分析和动力弹塑性分析,并与刚接框架及可恢复功能的预应力钢框架在不同水准地震动下的楼层基底剪力、层间位移角、残余位移角、等效塑性应变以及结构耗能等性能进行对比分析。研究表明:可恢复功能的预应力装配式钢框架在8度多遇、设防地震作用下基本保持弹性,在8度罕遇地震时结构主要依靠阻尼耗能和摩擦阻尼器耗能,非弹性耗能相对较少,减少了主体结构的塑性发展和损伤程度,具有良好的抗震性能和恢复结构功能的能力。可恢复功能的预应力装配式钢框架在层间位移角控制和减少主体结构塑性性能方面优于可恢复功能的预应力钢框架。     

谈对建筑结构防震抗震的探讨

地震具有随机性、不确定性和复杂性,要准确预测建筑物所遭遇地震的特性和参数,目前是很难做到的。而建筑物本身又是一个庞大复杂的系统,在遭受地震作用后其破坏机理和破坏过程十分复杂。且在结构分析方面,由于未能充分考虑结构的空间作用、非弹性性质、材料时效、阻尼变化等多种因素,也存在着不确定性。因此,结构工程抗震问题不能完全依赖“计算设计”解决。应立足于工程抗震基本理论及长期工程抗震经验总结的工程抗震基本概念,从“概念设计”的角度着眼于结构的总体地震反应,按照结构的破坏过程,灵活运用抗震设计准则,全面合理地解决结构设计中的基本问题,既注意总体布置上的大原则,又顾及到关键部位的细节构造,从根本上提高结构的抗震能力。本文根据地震的特点,从建筑物的场地选择、平立面形式、结构布置、延性等方面论述了建筑结构设计中概念设计的内容。     

工程结构抗震设防水准之我见

本文对工程结构抗震设防水准决策中的一些问题进行了讨论,建议以多个不同的抗震目标可靠度做为抗震设防的参数。这种做法有利于实现多级抗震设防原则和基于功能的结构抗震设计思想,既考虑了结构场地发生不同强度地震的危险性,又考虑了结构的抗震易损性, 且完全采用概率方法描述,保持了方法上一致性。     

功能可恢复强脊框架结构抗震性能研究

基于强脊机制、损伤控制和可更换等理念,提出新型震后功能可快速恢复强脊框架结构体系。为考察功能可恢复强脊框架结构抗震性能及震后可恢复性能,运用Sap2000软件对5个结构模型进行推覆分析,重点研究强脊框架结构的损伤机制、损伤演化、变形特征、抗震性能和震后可恢复性能等。提出不同水平地震作用下结构残余变形两阶段计算分析方法,以此评估结构震后的可恢复性能。计算结果表明,强脊系统可有效控制结构侧向变形,结构的层间位移角和损伤分布均匀,有效避免薄弱层破坏机制的形成,提升结构的抗震性能和抗倒塌性能。强脊系统能有效调动整体结构部件的能力储备,使结构具有更好的整体性。设置强脊系统的框架结构刚度、承载力、耗能能力等均得到明显提升,推覆曲线未出现承载力软化行为。经合理分级损伤设计,在强脊框架中设置可更换耗能件在地震中起到第一道防线作用,有效减小主体结构损伤和残余变形,显著提升结构的震后可恢复性能。     

考虑损伤的结构抗震可恢复性

在定义结构剩余抗震能力比、结构整体抗震可恢复性指标以及对应于建议损伤区间的局部抗震可恢复性指标的基础上,考虑建筑物不同重要性和不同破坏影响,建议了不同的结构抗震可恢复性等级和相应的整体可恢复性指标变化范围,以及局部抗震可恢复性指标的下限值。结合易损性分析得到特定地震强度下得到其剩余抗震能力比的期望值。根据损伤区间规划、损伤性能目标以及各可恢复性等级结构剩余抗震能力比曲线下包络线,建议了结构抗震可恢复性概念设计框架。这种概念设计框架是在描述结构损伤程度的基础上,能够更加直接地评估结构面临受损或序列型强震时其剩余强度储备的情况。针对算例情况而言,按照现行规范设计的结构其抗震可恢复性和倒塌概率均满足要求,大震作用下结构剩余抗震能力比的期望值与最大结构层间位移有较好的对应关系,说明结构抗震可恢复性评估方法与常规设计方法之间的关联。     

桥梁结构地震易损性研究进展述评EI北大核心CSCD

随着基于性能的地震工程全概率决策框架的提出,要求从概率的角度对桥梁结构的抗震性能进行评估,结合结构地震响应分析和结构损伤分析的地震易损性分析受到广泛关注。为了促进国内桥梁结构地震易损性研究的发展,首先回顾了易损性研究的历史阶段与发展过程,评述了国内外桥梁结构地震易损性的研究现状;在此基础上介绍了地震易损性分析的基本原理和研究方法:分别从经验型、理论型以及经验-理论相结合的角度详细介绍了常用的易损性分析方法和一般过程,指出了当前研究中遇到的问题以及存在的局限性;最后,对桥梁结构地震易损性的应用前景和发展方向进行了展望。总结既有研究成果表明,环境因素、地震动、场地条件以及桥梁自身参数等的不确定性问题,地震动强度参数和结构能力指标的合理选择问题,各主要构件之间的相关性及其对桥梁结构整体抗震性能的贡献问题等都是桥梁结构地震易损性研究领域的重要内容。此外,对于更为复杂的情况,包括液化或特殊场地以及特殊大跨度桥梁等的研究,都将对桥梁抗震工程领域的发展具有重要意义。     

桥梁结构地震易损性研究进展述评

随着基于性能的地震工程全概率决策框架的提出,要求从概率的角度对桥梁结构的抗震性能进行评估,结合结构地震响应分析和结构损伤分析的地震易损性分析受到广泛关注。为了促进国内桥梁结构地震易损性研究的发展,首先回顾了易损性研究的历史阶段与发展过程,评述了国内外桥梁结构地震易损性的研究现状;在此基础上介绍了地震易损性分析的基本原理和研究方法:分别从经验型、理论型以及经验-理论相结合的角度详细介绍了常用的易损性分析方法和一般过程,指出了当前研究中遇到的问题以及存在的局限性;最后,对桥梁结构地震易损性的应用前景和发展方向进行了展望。总结既有研究成果表明,环境因素、地震动、场地条件以及桥梁自身参数等的不确定性问题,地震动强度参数和结构能力指标的合理选择问题,各主要构件之间的相关性及其对桥梁结构整体抗震性能的贡献问题等都是桥梁结构地震易损性研究领域的重要内容。此外,对于更为复杂的情况,包括液化或特殊场地以及特殊大跨度桥梁等的研究,都将对桥梁抗震工程领域的发展具有重要意义。     

上海钻石大厦超限高层结构设计

结合一栋超限高层综合办公楼的建筑结构设计,详细介绍了其基础选型、结构布置、超限措施及相应的计算结果。结果表明,工程在多遇地震作用下的多项抗震性能指标均能满足规范要求,结构能达到小震不坏,大震不到的抗震设防目标。     

适用于区域RC框架结构隔震韧性提升的简化模型

近年来,区域建筑地震韧性提升已逐渐成为国际防震减灾领域的研究热点。该文以典型区域建筑RC框架结构为例,综合考虑区域计算效率和精度,以关键设计指标把握能力、关键结构响应预测能力和韧性水准评价结果为核心目标,研究了适用于该类结构隔震韧性提升的简化模型。基于基本案例,首先评价了广泛使用的基于剪切梁的组合简化模型的精度,结果表明:该模型无法把握关键设计指标底部剪力比,更重要的是无法预测影响韧性水准的关键结构响应最大楼面绝对加速度。鉴于此,该文建议了一种基于铁木辛柯梁的组合简化模型,可准确把握上述关键设计指标和结构响应。以一栋既有RC框架结构为例,实现了基于该简化模型的隔震韧性提升,并用于指导该结构的隔震韧性提升实际工程设计,结果表明:该模型可较好把握关键设计指标和预测关键结构响应,且韧性评价结果与精细模型评价结果相对误差小于4.5%,而基于剪切梁的组合简化模型预测的修复费用和工时误差分别高达177%和31.5%,表明该文建议的简化模型可服务于区域RC框架结构的隔震韧性提升。     

大跨度空间结构多维多点非平稳随机地震反应分析

对大跨度空间结构进行三向正交地震动多点激励下的非平稳随机地震反应分析。建立了多维多点随机非平稳地震动激励下的地震反应分析方法,并针对大跨度空间结构引入了波前法进行简化计算。数值仿真分析了天津奥林匹克中心体育场屋盖结构分别在一维随机地震动或三维随机地震动的一致激励、行波激励以及考虑部分相干效应和地震非平稳性的多点激励下的地震反应,结果表明:考虑地震动空间效应会使结构控制杆件内力增大约30%;考虑部分相干效应会使结构杆件内力变化约10%;考虑多维地震输入会使结构控制内力增大约15%;考虑地震动的非平稳性会使结构杆件内力减小约35%。由此可以得出结论,对于大跨度空间结构的地震反应分析,必须考虑地震动的多维输入和多点激励;然而不考虑地震动的非平稳性,其抗震设计偏于安全。     

基于磁流变阻尼器的半刚性悬挂结构体系避震机理及地震响应分析

提出一种新型建筑结构体系——半刚性悬挂结构体系,并在该体系中合理设置磁流变阻尼器。阐述了该体系的基本组成和计算模型,推导了其运动方程和动力响应函数。通过时域内输入El Centro波、Taft波以及天津波,验证了该体系具有良好的减振避震性能。根据随机振动理论,推导了体系的随机振动响应表达式;以主体核筒顶点位移和半刚性层的层间位移为目标函数,对体系中影响结构动力响应的磁流变阻尼器输入电压进行参数分析。计算结果表明:该体系能够有效减小地震响应,半刚性层层间位移较大,主体结构顶点位移和悬挂楼层层间位移较小;对于该文给定的算例,输入电压存在最优值,最优值约为16V;当磁流变阻尼器输入电压为最优值时,主体结构动力响应和半刚性层层间位移均可得到很好的控制,结构达到最佳避震效果。     

中国震害预测工作的沿革与发展

在中国地震灾害预测的理论、技术和实践已经有40年的历史,由于政府、社会和公众对防灾减灾意识的逐渐增强,该学科得到了较为广泛的应用,使其成长为地震工程领域比较受关注的学科之一.该文拟从时间节点维度和政府、社会和公众应用的视角阐述其沿革、发展和应用延伸的历程.总体来说,震害预测的发展过程是按照以下的脉络延展的:初期只是针对...     

基于刚度和位移带可更换构件RCS混合框架结构抗震设计方法

带可更换构件的RCS混合框架结构作为一种新型的可恢复功能结构,其抗震设计方法尚不明确。基于其结构受力特性及现行抗震规范中性能水准的划分,提出了正常使用、耗能构件可更换、主框架可修复、生命安全及防止倒塌等5个性能水准,明确了结构在不同性能水准下的受力状态和指标限值。将弹性刚度比和屈服位移比作为结构设计控制参数,提出了基于双参数的带可更换构件RCS混合框架结构抗震设计方法, 并给出了抗震设计的具体实施步骤和构件截面设计方法。通过非线性静力分析及动力时程分析,对一幢3层带可更换构件的RCS混合框架结构进行抗震设计。分析结果表明:结构能满足预期的不同性能水准,所提抗震设计方法是有效性的。     

隔震建筑橡胶柔性管道易损性模型研发及应用

隔震技术是实现建筑地震韧性的有效手段,隔震层中存在大变形需求的柔性管道功能重要,但现阶段缺乏该类管道的地震易损性模型和损失后果函数,因而隔震结构的韧性评价体系还有待进一步完善。针对这一问题,以橡胶柔性管道为对象,基于前期开展的管道试验,明确了该类管道的2个关键损伤状态,建立了公称内径50 mm和100 mm的柔性管道的地震易损性模型。综合考虑各种成本,提出了修复费用后果函数,根据24个试件拆卸和安装时间数据确定了修复时间后果函数,从而建立了上述管道的损失后果函数。在此基础上,以一5层RC框架隔震结构为例,考虑公称内径和设计长度影响,设定了6种管道方案,评价了结构在设防地震与罕遇地震作用下的韧性水准。结果表明:在设防地震与罕遇地震作用下柔性管道修复费用占比最高可达88.5%和29.4%,但其修复工时对建筑修复时间的影响基本可以忽略;设防地震下加大设计长度可使管道修复费用得到有效控制,但罕遇地震下由于变形大,当管道长度小于相关规范建议值时增大管道长度也无法有效避免管道破坏,反而会导致管道修复费用增大。该研究的相关成果可为隔震建筑地震韧性设计和评价提供重要参考。     

汶川地震下框架结构的抗倒塌能力分析

从震害统计和数值模拟两个方面研究了按现行抗震规范设计的钢筋混凝土框架结构的抗倒塌能力。汶川地震大量钢筋混凝土框架结构震害统计表明,按7度抗震设防的结构在地震烈度达到9度或加速度峰值达到400gal,开始出现倒塌破坏(占1%~2%);当地震烈度达到11度或加速度峰值达到800gal以上时,出现大量的倒塌破坏(占60%以上)。进一步以汶川强震记录为输入,对两个典型的钢筋混凝土框架结构进行了增量动力分析。结果表明:7度抗震设防时可抵御300gal~500gal加速度峰值作用(地震烈度近似9度);按8度抗震设防时可抵御400gal~600gal加速度峰值作用(地震烈度近似10度)。总体上看按现行抗震规范设计的钢筋混凝土框架的超强系数基本大于2。     

桥梁结构基于性能的抗震设防目标与性能指标研究

针对我国公路桥梁抗震规范中,地震作用水平相对单一且从E1地震到E2地震的重现期相差较大的现状,提出E1’地震作用水平和E2’地震作用水平,取其50年内的超越概率分别为40％和2％～3％;将桥梁结构划分为“五档”性能水平,结合4个地震作用水平,建立17个结构抗震性能目标和“四水准”的抗震设防目标;建立桥梁构件对应其力学性...     

地震动的扭转分量与结构的扭转地震作用

地震时建筑结构会受到扭转地震的影响,但目前结构设计时扭转地震作用尚不明确。为了确定结构的扭转地震作用,提出了一种简化的地震作用下基础扭转的计算方法,探讨了自由场地扭转、基础扭转以及两者的不同。研究表明:基础与视波长的尺寸效应和基础长宽比的尺寸效应造成了上述两者的区别。进而给出了便于建筑抗震设计的扭转地震作用的确定方法。