基于FORM 有限元可靠度方法的结构整体概率抗震能力分析

将多级力控制Pushover分析方法与一次可靠度方法(First Order Reliability Method, FORM)相结合,提出了结构整体概率抗震能力分析的FORM 有限元可靠度方法。利用OpenSees 的有限元可靠度分析模块,将该方法应用于钢筋混凝土框架结构,并与蒙特卡洛模拟法分析结果进行对比。结果表明:该方法具有较高的精度和效率,为结构整体概率抗震能力分析提供了另外一种思路。     

基于Pushover分析的钢筋混凝土框架结构抗侧向倒塌能力评定

建筑物在地震作用下的倒塌是造成地震灾害的主要原因,如何合理评定建筑物的抗倒塌能力是结构抗倒塌设计的前提条件,也是对现有结构进行抗震性能鉴定与加固的基础。该文提出采用结构整体抗震性能系数作为结构整体抗侧向倒塌能力的定量评定指标,以一榀严格按我国规范设计的钢筋混凝土框架结构为例,采用Pushover分析方法对其进行侧向增量倒塌分析,通过结构的失效模式来识别结构的破坏过程,得到了结构超强系数、延性系数、延性折减系数、反应修正系数以及位移放大系数,分析中考虑了不同侧向力分布形式、梁柱线刚度比、柱端弯矩增大系数(COF)对结构抗倒塌能力的影响。研究结果表明:通过结构整体抗震性能系数可以对结构整体抗倒塌能力进行定量评估,可以实现结构延性与承载力的双重控制。     

桥梁单墩不同侧向力分布模式Pushover分析方法

Pushover分析使用一定分布模式的递增水平侧向力代表地震作用下结构惯性力的分布,分布模式的不同会直接影响Pushover分析的结果, 尤其是结构高阶振型影响显著时,因此侧向力分布的选取是Pushover分析中的一个关键问题。本文通过选取7条强震地震波,对比了典型地震波下非线性时程分析（IDA）和采用4种不同侧向力分布模式的Pushover分析的15m、30m和60m墩的地震反应。并从总体、构件和截面三个层面对各种模式Pushover分析进行评价,分析其适用性。研究表明结构进入非线性和高阶振型影响显著时,自适应侧向力模式较其他模式Pushover分析结果更接近IDA分析结果。     

双向地震激励下的两阶段多维Pushover分析

在模态Pushover分析方法中,由模态推覆力得到的结构力-位移关系只适合于该模态下的反应,不能合理反映结构整体在地震作用下的弹塑性发展过程。为此,针对双向地震激励下的多层偏心结构,提出了两阶段多维Pushover分析方法。第一阶段:通过双向地震激励下的模态多维Pushover分析结构在双向地震下的位移反应;第二阶段:利用第一阶段得到的组合模态系数建立新的推覆力模式,进行第二次多维Pushover分析,分析结构的弹塑性发展过程。通过算例分析表明:1) 此方法能够较准确的估算结构位移沿楼层的分布特征;2) 随着塑性反应和楼层数的增加,估算偏差随之增大;3) 由组合模态推覆力模式的多维Pushover分析可以从整体上分析结构的弹塑性力-位移发展过程。     

地下结构抗震分析与设计的Pushover方法适用性研究

目前已提出了一种适用于地下结构抗震分析与设计使用的Pushover分析方法,介绍了该方法水平荷载分布形式与目标位移的确定思路以及实施步骤。分别通过改变结构在地基中的埋深、地基土体刚度和结构材料强度对地下结构Pushover分析方法的适用性进行了研究,将不同情况下该方法的计算结果与基于粘弹性静-动力统一人工边界的静-动力联合分析方法结果进行了对比。由计算结果可以看到Pushover分析方法与静-动力联合分析方法符合较好,表明该方法具有良好的适用性与计算精度,可以用于地下结构的抗震分析与设计。     

Pushover方法改进加载模式的讨论

双向循环加载方式是基于传统的推覆方法改进而来,能够更加真实模拟地震作用下结构的受力情况。通过对平面框架结构算例进行双向循环推覆分析,与传统Pushover分析、弹塑性动力时程分析得到的位移结果和滞回耗能结果对比,探讨了双向循环Pushover分析方法的可行性与可靠性。     

Pushover方法在钢管混凝土拱桥抗震分析中应用

非线性静力分析(Pushover)广泛地用于房屋结构的抗震设计及性能评估,但在桥梁结构分析中仍处在探索和方法验证阶段。由于桥梁结构地震响应受高阶振型影响较大,采用了传统Pushover(SPA)、模态Pushover(MPA)和上界Pushover(UBPA)三种方法,并以四种侧向力的模式作用于桥梁结构,将Pushover方法应用于实际工程景洪大桥的地震需求评估。以非线性时程分析(NL-THA)方法的结果为标准,评估了Pushover方法在桥梁整体及局部构件地震需求估算中的有效性及误差范围。对比结果表明:综合考虑MPA和UBPA方法的优点,对钢管混凝土(CFST)拱桥纵向地震需求评估与NL-THA方法分析结果趋势相似,并提高了评估精度,验证了Pushover方法对CFST拱桥地震需求评估的适用性,对实际工程的地震需求评估提供一定的借鉴意义。     

FRC框架结构基于等效单自由度模型的抗地震倒塌能力评估

为了快速评估建筑结构的抗地震倒塌能力,该文基于Adam等提出的等效单自由度模型,首先用Pushover分析方法对纤维增强混凝土(FRC)结构进行静力弹塑性分析,获得其基底剪力-顶点位移曲线,据此确定其力-变形关系;然后根据力-变形关系以及侧向位移形状函数,确定相应的等效单自由度模型的相关参数;按等效单自由度模型计算结构的抗地震倒塌能力。分别对某8层钢筋混凝土框架结构和FRC框架结构进行分析。结果表明:用与多自由度结构相应的等效单自由度模型评估FRC框架结构的整体抗地震倒塌能力是可行和偏于保守的;采用抛物线加载模式比倒三角加载模式得到更接近由IDA分析所得的结构抗地震倒塌能力中位值;在其他条件相同时,FRC框架结构比普通混凝土框架结构具有更高的抗地震倒塌能力。     

Pushover法在建筑结构设计中的应用

静力弹塑性分析方法--Pushover法被广泛应用于建筑结构抗震设计中。首先简单介绍Pushover法的基本原理、用途和分析步骤,随后介绍Pushover法在分析对比RC(普通钢筋混凝土)结构和SRC(型钢混凝土柱)结构的抗震性能的应用。     

基于Pushover分析的刚构桥抗震设计方法研究

为了确立基于弹塑性Pushover分析的桥梁抗震设计方法,该文以三跨连续刚构桥为对象,进行E2地震动作用下的抗震分析。在弹塑性分析中,考虑桥梁的建设场地为II类场地,E2地震动的烈度为8度。为了考察水平加载形式对桥梁抗震性能及设计的影响,在顺桥方向和横桥方向均采用2种加载形式,即基本模态加载和等加速度加载。分析结果表明,水平加载形式对刚构桥抗震性能影响较小。通过研究表明,Pushover能够很好的探明桥梁整体结构的弹塑性状态,进行E2地震作用下的抗震设计。     

基于多点位移控制的推覆分析算法

该文提出了静力推覆分析的一种新的数值方法,通过引入位移刚性约束来保持恒定推覆侧力分布,实现基于位移控制的推覆分析.首先基于虚功原理对引入位移刚性约束实现保持恒定推覆侧力分布进行了论证,在理论上证明了该方法既适用于弹性结构,也适用于弹塑性结构.随后,以通用有限元程序MSC.MARC为例,介绍了如何实现基于多点位移控制的推...     

竖向不规则结构的抗震性能评估

摘要：本文基于模态Pushover方法和等强度延性需求谱理论,给出了竖向不规则结构评估的方法和步骤。通过模态Pushover方法,以考虑竖向不规则结构在地震作用下高振型的影响,利用等强度延性需求谱对等效单自由度体系进行计算,得到其延性和位移需求,并转化为多自由度体系的位移需求。利用上述方法对典型的竖向不规则结构算例进行了分析计算,结果表明该方法能够有效应用于竖向不规则结构的计算。
     

RC框架结构多层次地震损伤演化分析方法

为掌握地震作用下结构在破坏过程中由材料至整体结构不同层次的非线性状态,基于单元耦合技术、多层次损伤性能水准、多层次地震损伤模型,提出了RC框架结构多层次地震损伤演化分析方法。根据耦合界面上能量平衡原理建立的单元耦合技术,能够同时准确计算结构整体力学性能和局部破坏细节,可用以结构多层次损伤数值模拟。按照“材料、截面、构件、楼层、结构”不同层次的破坏特征,提出了作为损伤性能评价标准的多层次损伤性能水准,且统一定义为五个水准。基于变形等价原理和广义力-变形曲线,建立了多层次地震损伤模型,其在各层次上具有一致的力学意义。以某原型RC框架结构试验为分析对象,详细阐述了结构多层次地震损伤演化分析方法。     

位移型消能减震偏心结构Pushover能力谱简化计算方法

该文提出了一种计算位移型消能减震偏心结构能力谱的简化计算方法,通过结构变形分解,将偏心结构的能力谱曲线分解为平面Pushover能力谱及非偏心结构的纯扭转能力谱,并采用位移合成的方法得到最终的能力谱曲线。数值算例与有限元软件Sap2000分析结果进行对比,结果表明:该文提出的方法与有限元软件计算结果接近,是一种有效的简化计算方法。     

液压驱动冗余振动台自由度控制及内力协调

振动台是一种对高层建筑、大型桥梁和基础设施等大型结构进行抗震性能试验的重要设备。为了提高振动台有效载荷,以便进行大尺寸或全尺寸结构试验,振动台通常采用液压驱动冗余并联机构。本文首先根据液压驱动冗余振动台机液作用机理,建立了冗余振动台的整体机液动力学模型,并提出一种适用于液压驱动冗余振动台的自由度控制结构。之后,针对冗余驱动内力耦合问题,采用基于雅克比矩阵伪逆的内力协调控制方法,协调控制各激振器间的出力,减少各个激振器间的内力耦合。最后,通过仿真分析,验证了本文提出的自由度控制和内力协调控制的有效性。     

A load–deformation formulation with fracture representation based on the J–R curve for tubular joints

This study presents a new fracture formulation to describe the ductile tearing and unstable fracture failure for circular hollow section (CHS) joints under monotonically increasing brace tension. The initiation of the ductile tearing occurs when the crack driving force in an assumed initial shallow crack reaches the material fracture toughness determined from a standard fracture toughness test. The joint behavior prior to the ductile crack initiation follows a previously proposed nonlinear formulation based on the latest strength equations recommended by the International Institute of Welding. The load–deformation characteristics beyond the crack initiation assume that the energy release rate and the amount of crack extension adhere to the experimentally measured J–R curve, prior to the unstable fracture failure. Unstable fracture, which leads to the total loss of the joint capacity, occurs when the crack driving force reaches the maximum fracture resistance determined from the J–R curve test. The proposed load–deformation representation for tubular joints, when implemented in the large-scale K-frame pushover analysis with a material fracture toughness test, predicts successfully the global frame response governed by the joint fracture failure, as observed in the frame test.     

基于性能的高层混合结构地震易损性分析

研究地震作用下高层钢框架-混凝土核心筒结构的易损性问题。通过基于性能的静力弹塑性分析,根据结构极限损伤状态定义了混合结构地震需求参数的四个性能水平限值。考虑地震动输入的不确定性,通过弹塑性动力时程分析获得结构地震响应,建立了两个地震需求参数与地震动强度指标之间的关系,结合性能水平限值提出能有效评估结构地震响应的易损性分析方法。最后对两个不同节点连接方式的高层混合结构进行了基于性能水平限值的地震易损性分析,绘制结构的地震易损性曲线,对结构抗震性能进行评估和对比分析。     

高层斜交网格筒-核心筒结构抗震性能分析

摘　要：斜交网格筒新型结构体系具有较大的抗侧刚度,为建造高层、超高层结构提供了有利条件,目前已在国内外有多例成功实践,但相关抗震性能研究还很少。采用Perform-3D程序对典型钢管混凝土斜交网格筒-钢筋混凝土内筒结构进行了静力弹塑性分析。总结了体系塑性发展过程及构件屈服顺序,给出了斜交网格筒屈服路径,并从斜交网格筒作用力的变化阐述了内外筒间内力重分配的原因,明确了内外筒内力分配特点。基于内外筒抗侧刚度的发展过程,探讨了结构抗侧刚度退化的主要原因。