基于易损性曲线的RC桥墩地震损伤评估

为评估地震作用下钢筋混凝土(RC)桥墩的损伤程度,基于墩顶水平位移的损伤指标,提出了一种新的基于易损性曲线的地震损伤评估方法.建立非线性有限元分析模型,利用IDA增量动力分析得到损伤指标与PGA之间的对数线性关系,并由此获得了不同地震动强度下RC桥墩的易损性曲线.研究表明:本文所提出的地震损伤评估方法计算简单,能够有效地评估RC桥墩在不同地震动强度下的破坏状态,为震后RC桥墩的安全评估与加固提供了理论依据.     

基于IDA的全钢管混凝土框架结构地震易损性研究

为研究全钢管混凝土住宅框架结构的性能,通过OpenSees平台建立了16层全钢管混凝土框架的有限元模型,基于增量动力分析的方法对结构进行不同强度地震作用下的动力时程分析,定义了不同破坏状态下的结构性能水准,根据概率需求分析模型得到地震易损性曲线,并结合易损性指数定量的评价结构震后破坏程度。结果表明:随着PGA的增大,易损性曲线趋向平缓,说明该类结构具有较好的延性和抗倒塌能力。通过易损性指数评估发现,结构在小震及中震作用下分别处于基本完好与轻微破坏的状态,在大震作用下不易发生严重破坏。研究结果可为全钢管混凝土纯框架结构的设计应用及抗震性能评估作参考。     

基于性能的钢框架结构地震易损性分析

结合我国2010版抗震规范,根据结构极限状态定义结构整体地震需求参数的损伤状态极限限值和性能水平,提出基于性能的有效评估结构抗震性能的易损性分析方法。以一钢框架结构为例,考虑地震动输入的不确定性,基于增量动力分析(IDA)获得结构地震需求参数与地震动强度指标之间的关系,回归最大层间位移角与地震动峰值加速度的对数函数关系式,得到结构的易损性曲线,由此确定结构在不同地震作用下处于不同性能水平下的失效概率。并与传统的破坏标准的地震易损性分析结果进行比较,结果表明:不同破坏标准下易损性分析结果不同;规范的各种破坏状态偏于保守;在大震作用下,结构倒塌风险小。为钢框架结构抗震设计、地震灾害损失评估和未来地震的损失预测提供参考依据。     

基于IDA方法的钢筋混凝土框架结构地震易损性分析

采用SAP2000结构分析软件,选取12条地震动记录,对7个RC框架结构进行基于增量动力分析方法(IDA)的地震易损性分析。对地震动强度参数PGA和S_a(T_1,5%)的有效性进行了对比,选取离散性小的参数绘制地震易损性曲线,并分析了混凝土强度和轴压比对RC框架结构地震易损性的影响。结果表明:以S_a(T_1,5%)作为地震动强度指标绘制的IDA曲线离散性较小;随着地震动的增强,IDA曲线的斜率逐渐减小,曲线的离散性越来越大。结构很容易超越小震不坏的弹性阶段,并且抗倒塌能力较强。混凝土强度越高,结构在地震作用下越不容易发生破坏;轴压比越大,结构在地震作用下越容易发生破坏。分析结构的地震易损性可以为地震灾害评估提供依据。     

近场地震作用下钢框架地震易损性研究

为比较钢框架结构在近场和远场地震作用下的响应规律,建立了6层钢框架结构,对模型在选取的近场和一般场地震动下采用IDA方法进行地震易损性分析,研究表明,近场地震动下钢框架结构更具易损性;地震易损性函数的离散性参数建议采用分析结果统计值。     

基于结构典型失效模式的地震侧向倒塌易损性分析

基于结构系统可靠度理论,提出了一种基于结构典型失效模式的地震侧向倒塌易损性分析方法。该方法通过将结构体系近似假设为串-并联混合体系,从而将确定结构体系的地震倒塌概率这一复杂问题简化为确定不同典型失效模式的发生概率。以一栋5层钢筋混凝土框架结构为例对所提出方法进行了应用研究。研究考虑了屈服失效、极限变形失效和剪切失效3类失效机制,共计选取了7种结构典型失效模式。通过与基于增量动力分析(IDA)方法得到的结构地震倒塌易损性曲线对比发现:随着地震动强度的增加,基于典型失效模式计算得到的地震倒塌易损性曲线一直处于基于IDA方法得到的地震倒塌易损性曲线的上方。这表明该方法计算得到的地震倒塌易损性结果高估了结构在地震作用下发生倒塌的可能性,可将其视为倒塌易损性真实结果的上限值。     

考虑主余震序列的高墩刚构桥地震易损性分析

基于主震和余震的统计关系以及多性能极限状态的相关性理论,提出了考虑主余震序列的桥梁系统地震易损性评估方法。该方法可以较全面地考虑余震对桥梁地震易损性分析的影响,同时又可避免用桥墩局部易损性代替系统易损性产生的较大误差。以一座典型双肢薄壁高墩高构桥为例,建立了其考虑余震作用的系统地震易损性曲线,并将结果与仅考虑主震作用的易损性曲线对比。结果表明:评估高墩刚构桥地震易损性时,宜考虑主余震序列,否则将高估其在各级地震下的抗震性能,此现象对严重损伤、完全破坏情形尤为明显;主震震级越大,余震对高墩刚构桥地震易损性影响越强烈;即使高墩刚构桥在主震中仅发生轻微损伤,但在余震中倒塌的可能性仍然很高。     

考虑结构与地震动双重不确定性的混凝土框架建筑地震易损性研究

考虑建筑结构与地震动的双重不确定性对地震易损性分析的影响,采用人工合成地震波及拉丁超立方体抽样来考虑地震动与结构的不确定性,形成了300个"结构-地震动"的随机样本,借助于Open SEES有限元平台对混凝土平面框架结构分别进行概率地震需求分析与概率能力分析,绘制混凝土框架建筑物的地震易损性曲线,并分别讨论结构高宽比及轴压比对混凝土框架结构抗震性能的影响。研究表明:地震动与结构的双重不确定性对地震易损性评估的结果影响显著,结构的地震易损性性能受轴压比影响较为明显,所提及的方法对于地震易损性分析具有很好的应用前景。     

基于长短时记忆神经网络易损性分析的适用性研究

桥梁的损坏或失效可能导致严重的人员伤亡和巨大的经济损失。因此,对桥梁的破坏损失和地震性能进行准确的定量评估至关重要。为了实现这一目标,通常会采用构建易损性曲线的方法。易损性曲线表征在给定地震动强度下,桥梁部件或结构达到或超过某一破坏程度的条件概率。采用桥墩位移延性比作为损伤指标,利用长短时记忆（long short-term memory,简称LSTM）神经网络成功地建立了桥梁地震易损性曲线。研究结果表明,该模型展现了高计算效率和精度,可快速而准确地预测地震作用下桥梁结构构件的损伤指标。     

基于贝叶斯理论的增量动力分析曲线簇统计分析方法

地震易损性分析是评估建筑结构抗震性能的重要手段,增量动力分析又是地震易损性分析的数据基础,其曲线簇的统计分析直接关系着地震易损性分析结果。然而,由于增量动力分析曲线存在"非单调"、"回折"和"平台阶段"等复杂现象,常见的统计分析方法均存在一定的限制。基于贝叶斯理论,提出了一种新的统计分析方法。该方法可以较好地解决由于增量动力分析曲线簇的复杂性而引起的统计问题。最后,利用提出的贝叶斯统计分析方法对一个3跨3层钢筋混凝土框架结构开展了地震易损性分析,表明该方法可以有效地开展IDA曲线簇统计分析。     

基于性能的方钢管混凝土框架结构地震易损性分析

钢-混凝土组合结构由于兼有钢结构和混凝土结构的优点,近年来得到了迅速发展和广泛应用,目前已成为我国高层建筑领域内应用较多的一种结构形式。虽然在地震区越来越多地采用这种新型的结构,但迄今为止还没有发现对钢-混凝土组合结构的地震易损性进行过研究的文献。因此给出一种基于性能的结构整体地震易损性分析方法,该方法既考虑了结构本身的不确定性,又考虑了地震动输入的不确定性。并定义了结构整体和楼层的四个极限破坏状态,从而提出了基于结构极限破坏状态确定结构抗震性能水平限值的方法。最后采用该方法对两个不同类型的方钢管混凝土框架结构进行基于性能的地震易损性分析,得到结构的易损性曲线,对结构的易损性能进行评估和分析,并比较了两个结构的易损性能。     

考虑结构不确定性的多层框架结构地震易损性分析

文中选取常见的六层钢筋混凝土框架结构作为研究对象,考虑地震动与结构模型的双重不确定性,基于拉丁超立方抽样和正交设计相结合的试验方法针对结构模型建立了27个结构样本,应用OpenSees分别对每个样本开展增量动力分析,分别计算出每个样本在27条地震动的12次调幅作用下的各算例所对应的最大层间位移角。并对最大层间位移角与峰值加速度结果进行回归分析。以结构最大层间位移角作为损伤指标得到结构地震易损性曲线,并对比分析了地震动记录条数与模型不确定性对结构地震易损性的影响。结果表明,文中提出的分析方法能够较好的考虑地震动不确定性与结构自身不确定性,是一种有效的理论易损性求解方法;结构模型自身的不确定性对结构地震易损性结果具有较大的影响,这种影响对结构在大震作用下的抗倒塌能力尤为明显;文中的研究结果可为评估多层框架结构的地震灾害损失提供基础数据。     

基于构件损伤的屈曲约束支撑钢框架结构地震倒塌易损性分析

构件参与结构抗震的贡献不同,传统结构地震易损性评价指标不能反映此特点,亦不能准确合理评价结构在地震作用下的抗倒塌能力。地震作用下,防屈曲支撑钢框架结构各构件参与抗震方式不同,防屈曲支撑通过轴向变形耗散地震能量,梁端通过弯曲变形耗散地震能量,框架柱通过适当变形保证结构不失稳倒塌。为此,针对防屈曲支撑钢框架整体结构提出基于构件损伤的易损性分析评价指标和方法。通过定义结构极限状态,对比基于不同评价指标的防屈曲支撑框架结构地震易损性分析结果。结果显示:基于单一评价指标的评价方法不能准确评价结构抗倒塌能力,防屈曲支撑钢框架结构虽然由于防屈曲支撑的优越变形能力使得结构耗能能力提升,但梁端仍可能发生破坏。     

近断层向前方向性地震动作用下RC框架结构易损性研究

向前方向性效应是近断层地震动的重要特征之一,使得在垂直于断层方向上表现出明显的速度脉冲分量,引起结构的严重破坏。为考察该类特殊地震动作用下RC框架结构的损伤程度,基于传统的增量动力分析方法,建立考虑材料不确定性和输入地震动不确定性的结构-地震动样本,对一个12层框架结构进行地震易损性研究。利用易损性分析结果计算出结构的破坏状态概率,结合群体结构震害评估中的震害指数经验值,得到多遇地震、设防地震和罕遇地震的易损性指数。研究结果表明:近断层向前方向性地震动作用下,依据我国抗震规范设计的RC框架结构能够满足小震不坏、中震可修、大震不倒的抗震设防目标。尤其在大震作用下,结构仍处于中等破坏水平,表明结构在发生倒塌之前具备充分的富裕度。     

近断层向前方向性地震动作用下RC框架结构易损性研究#br#

向前方向性效应是近断层地震动的重要特征之一，使得在垂直于断层方向上表现出明显的速度脉冲分量，引起结构的严重破坏。为考察该类特殊地震动作用下RC框架结构的损伤程度，基于传统的增量动力分析方法，建立考虑材料不确定性和输入地震动不确定性的结构-地震动样本，对一个12层框架结构进行地震易损性研究。利用易损性分析结果计算出结构的破坏状态概率，结合群体结构震害评估中的震害指数经验值，得到多遇地震、设防地震和罕遇地震的易损性指数。研究结果表明：近断层向前方向性地震动作用下，依据我国抗震规范设计的RC框架结构能够满足小震不坏、中震可修、大震不倒的抗震设防目标。尤其在大震作用下，结构仍处于中等破坏水平，表明结构在发生倒塌之前具备充分的富裕度。     

钢筋混凝土框架结构地震易损性分析

为评估按我国现行规范设计的钢筋混凝土框架结构的地震易损性,将钢筋混凝土框架结构的抗震性能划分为四个等级,采用构件端部的塑性转角和结构层间位移角作为性能指标分别从构件层次和楼层层次对抗震性能等级进行量化。考虑地震动的随机性和结构材料强度的随机性,对285 600个结构——地震动随机样本进行弹塑性动力时程分析,形成易损性曲线,研究设防烈度、结构高度、场地类别等因素对钢筋混凝土框架结构地震易损性的影响。结果表明,层数越多,场地特征周期越长,结构在各性能水平的超越概率越大。最后,根据易损性分析结果,对多水准的抗震性能目标进行了分析,为基于性能的抗震设计提供参考。     

多层钢筋混凝土框架结构基于材料的损伤模型研究

基于线性损伤理论,在确立混凝土和钢筋材料的损伤指标计算模型的基础上,通过引入加权系数,实现了从材料到钢筋混凝土构件截面、构件、楼层及框架结构损伤指标的计算;并按我国现行规范设计了一个位于抗震设防烈度为8度区的5层钢筋混凝土框架结构;采用Open Sees软件按上述基于材料的钢筋混凝土整体结构的损伤评估方法对其进行了增量动力分析及损伤评估。计算结果表明:采用基于材料的损伤模型计算方法,不仅能够很好地预测多层钢筋混凝土框架结构在地震作用下的损伤发展过程,还能很好地评估多层钢筋混凝土框架结构在地震作用下的损伤状态。     

巨型框架结构体系的动力特性及地震响应分析

采用大型有限元软件ANSYS对巨型框架结构进行了动力时程分析,讨论了不同主次框架刚度比下巨型框架结构的动力特性及地震响应。计算结果表明,钢筋混凝土巨型框架在地震作用下的侧移曲线为弯剪型;主次框架刚度比对巨型框架弹性地震反应有较大影响;结构的高阶频率对结构有一定影响,当与地震波卓越周期相近时可能会发生类共振现象。计算结果对巨型框架结构的抗震设计有较大的参考价值。     

基于IDA的铅黏弹性阻尼减震结构地震易损性研究

为系统评估铅黏弹性阻尼器(Lead Viscoelastic Damper,LVD)减震设计钢筋混凝土框架结构的抗震性能,设计了8度(0.2g)地区的一栋6层钢筋混凝土抗震框架结构(Reinforced Concrete Frame,RCF)和铅黏弹性阻尼减震框架结构(LVD-damped Frame,LVDF)。使用OpenSees软件建立了RCF结构和LVDF结构的弹塑性分析模型,采用ATC-63推荐的22条远场地震动对RCF和LVDF进行增量动力分析,基于增量动力分析结果对其进行概率地震需求分析和地震易损性分析,定量评估了RCF结构和LVDF结构超越各损伤状态的概率。研究表明:铅黏弹性阻尼器可以有效控制结构地震动响应,使同一地震作用下LVDF结构的地震动响应小于RCF结构;由概率地震需求分析结果可知,铅黏弹性阻尼器可以降低因地震动特性差异导致的结构动力分析结果的离散性;由地震易损性分析结果可知,LVDF结构在不同损伤状态下的超越概率均低于RCF结构,表明铅黏弹性阻尼器可以显著降低结构的损伤,提高结构的抗震性能。     

地震作用下软土隧道的易损性分析

隧道结构地震易损性是指在不同强度地震作用下隧道结构发生各级破坏的概率,对隧道结构的地震易损性评估不仅能为隧道结构的抗震设计提供必要的指导,也能为隧道结构的未来震害情况提供必要预测。本文在国内外隧道结构地震易损性研究的基础上,建立有限元模型对上海软土地铁隧道进行动力时程分析,并采用一维等效线性方法考虑土层的非线性特性,以获取上海软土隧道的分析易损性曲线,并与文献的分析易损性曲线及美国生命线联盟(ALA)指南中的地下隧道经验易损性曲线进行对比,验证了得到的软土隧道易损性曲线的合理性以及本文软土隧道地震易损性分析流程的合理性。