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。     

日本《基于能量抗震设计规程》介绍

本文介绍了日本《基于能量结构抗震设计规程》的主要内容,该规程推荐的基于能量结构抗震设计方法,综合考虑了结构的承载力、位移和累积耗能的影响,对结构抗震性能的评价更为合理。该规程中采用两阶段设计法,要求结构的耗能能力不小于各阶段相应的耗能需求。该规程的方法对我国基于能量抗震设计方法的研究具有重要借鉴意义。     

钢混框剪高层结构地震能量分布及耗散研究

为了研究复杂建筑结构在地震作用下地震能量的分配与耗散机制,基于能量平衡原理和Perform 3D软件对钢筋混凝土框架 剪力墙高层结构模型进行了动力弹塑性能量时程分析,得到了框剪高层结构在罕遇地震作用下地震能量的输入、分布及耗散规律;考察了地震动特性对钢混框剪高层结构地震能量输入及分配的影响,确定了地震耗能占输入能的比例时程;分析了结构阻尼比和结构延性对框剪高层结构地震输入能、阻尼耗能和滞回耗能及其耗能比例的影响规律,确定了阻尼比对滞回耗能和延性比对阻尼耗能的交互影响;研究了框剪高层结构地震滞回耗能沿结构竖向分布和沿横向构件内部分配的规律,确定了竖向刚度分布对结构地震滞回耗能的影响;揭示了钢混框剪高层结构地震输入能量及其分布规律。所得结论可为基于能量平衡原理的抗震设计理论在复杂钢筋混凝土高层建筑结构实际工程中的运用提供参考。     

结构地震总输入能量的分配

综合考虑各种因素，讨论了地震作用下结构总输入能量在滞回耗能和阻尼耗能之间的分配规律及各种因素对分配规律的影响。所得结果对抗震设计的能量法以及抗震破坏准则研究中能量的分析和计算提供一定的依据，理论上有一定的参考价值。     

基于能量原理的钢筋混凝土桥墩抗震安全系数

从能量的角度提出了桥墩抗震耗能能力安全系数的概念,通过合理给定位移和损伤控制条件并结合钢筋混凝土构件的损伤指标方程和结构地震反应的能量方程推导出了这一安全系数。最后用通用有限元软件对一实例钢筋混凝土桥墩抗震耗能能力安全系数进行了计算,验证了方法的可行性。研究结果表明:通过给定合理位移和损伤控制条件可以简便地求出桥墩的有效总耗能能力并可由此得到不同地震动输入情况下的桥墩耗能能力安全系数。对今后基于能量原理的抗震设计和评估方法的应用,具有一定的参考作用。     

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。     

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EH,EH 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。     

耗能减震结构基于能量和位移的抗震设计方法研究

在现有研究成果基础上提出一种新的基于能量和位移的耗能减震结构抗震设计方法,该法综合考虑了能量和位移指标,无需将结构进行简化,能准确地计算出耗能器的数量和布置位置,减少了迭代计算过程。采用ABAQUS有限元软件对安装位移相关型耗能器的某14层钢框架结构进行基于重要性能目标的抗震设计,结果表明本文方法能较好地满足预期的性能...     

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。     

基于能量分析的抗震设计与工程应用研究

基于工程实例进行了结构大震弹塑性时程分析,并对地震输入结构的总能量、结构构件滞回耗能、阻尼器耗能以及系统阻尼耗能进行分析。三个工程实例为无减震设计的某超高层建筑、采用防屈曲支撑设计的某大跨钢结构和采用粘滞阻尼器减震设计的某复杂连体结构。该研究方法不同于以往研究仅针对单自由度或简单多自由度系统的理论分析。分析结果表明,地震输入结构的总能量受地震波特性影响非常显著,要合理估计总输入能量是困难的,但各部分耗散能量占总输入能量的比值具有稳定性。     

结构减震控制体系的研究、应用与发展

本文分析了国内外纲结构和各种结构抗震技术的演变与发展,及现状水平和存在问题,提出了一种更为合理、安全、有效、经济、崭新的、且能适用于不同地震烈度区的抗震结构体系——结构减震控制体系;介绍了作者对这种新体系的部分研究成果和主要内容、形式及其特性,阐述了结构减震控制体系的设计、工程应用、计算理论和试验成果,并探讨了抗震结构今后的发展方向。     

某职业学校砖混宿舍楼抗震加固设计

某职业学校6层砖混宿舍楼,原设计抗震设防烈度6度,设防类别丙类,2008年5.12地震后,德阳设防烈度提高为7度,中学类建筑设防类别为重点设防类(乙类).该工程结合抗震鉴定报告结论,抗震加固验算结果及8度抗震构造措施要求,采用了内外墙交接处新增扶壁构造柱、钢筋网水泥砂浆面层加固墙体、预制板面增加细石混凝土迭合层等加固方...     

A new method for scaling of earthquake records using input energy of structures

Nonlinear response history analysis is conducted as the most trusted and accurate method in the seismic analysis and design of buildings. Since the selection of appropriate records is inherent in this procedure, numerous attempts have been made to use earthquake records that represent a good prediction of future earthquakes. Scaling existing earthquake records is considered as one of the most important tools to fulfill this goal. This paper introduces a new method for scaling ground motion time histories in which elastic input energy is considered as intensity measure. In the new scaling procedure, the scale factor is obtained by minimizing the residual between the elastic input energy of structures for the desired records and the maximum probable input energy of the target spectrum. The efficiency and the accuracy of the proposed method are evaluated and compared with those resulting from the method of ASCE/SEI 7. The results demonstrate that the records scaled with the proposed method lead to more accurate and efficient demand parameters.     

基于能量反应谱的抗弯钢框架结构能量计算

基于能量的抗震性态设计方法需要合理估计实际结构的地震动输入能量及滞回耗能,以近场、远场地震动记录各6条作为输入,建立两组地震动总输入能及滞回耗能的等效速度谱,提出根据能量反应谱估计多自由度体系能量的计算方法。采用弹塑性时程分析法对3个不同层数的钢框架算例评估能量计算方法的合理性。结果表明:基于能量反应谱计算多自由度体系总输入能及滞回耗能的方法精度良好,结果可靠。对高层结构或结构遭受对高阶振型敏感的地震波,建议按该方法考虑高阶振型所携带能量。     

居住建筑节能表格化计算

为解决节能计算繁琐复杂的问题,根据工程设计需要,利用美国微软公司Office套装软件MicrosottExcel编制的<居住建筑节能计算表>,设计人员在表格上进行数据录入,由Excel自动计算出结果,以此为依据调整并优化居住建筑节能设计方案,主要适宜严寒及寒冷地区应用的计算表,具有简单易懂,使用方便、直观性、可控性及计算输出一体化的特点.     

地震动瞬时输入能量谱探讨

本文介绍了瞬时输入能量的概念,强调了瞬时输入能量对于抗震设计的重要性,分析得出阻尼比为 0.05的瞬时输入能量谱可以由阻尼比为0.1的拟速度谱近似得到。     

Commonly encountered seismic design faults due to the architectural design of residential buildings in Turkey

The 17 August 1999 and 12 November 1999 earthquakes in Western Anatolia provided undesirable field evidence that most of the low story residential reinforced concrete buildings have very poor earthquake resistance. Architectural design faults negatively affect the structural behavior of buildings. In Turkey, earthquake-resistant design is considered to be exclusively within the field of responsibility of structural engineers. As a result, architects and especially students of architecture are not well informed about the effect of their design decisions on the seismic performance of the buildings. Structural damages in collapsed buildings demonstrate that most of the design faults that lead to destruction of buildings are due to architectural decisions. This paper intends to present the concept of earthquake-resistant design in a comprehensible format for the architects and builders, therefore aims to contribute to the efforts of creating a better awareness of earthquake resistant building design.     

关于设计反应谱、时程法和能量方法的探讨

强震地面运动长周期分量对超高层建筑和大跨巨型结构具有重要影响,而现行的振型分解反 应谱法所采用的设计反应谱具有明显的局限性,基于地震加速度的结构动力方程式亦无法正确地估 计这种影响。本文探讨了采用速度反应谱和位移反应谱分析的可行性;对结构时程分析法的工程应 用价值和可操作性提出看法。讨论了能量方法的理论意义和实用价值,建立瞬时能量与结构最大地 震位移反应的关系,从而为结构地震反应分析和破坏准则,提供具有工程实用意义的新途径。     

受损框架抗震能力的分析与鉴定

提出了受损框架结构抗震能力的理论分析和鉴定方法,采用损伤指标D测定构件的残余耗能能力,可较好地描述结构在前期地震中的损伤状况和继续经受新一轮地震后的损伤总积累.