方钢管混凝土柱与钢梁连接的设计方法

在试验研究和理论分析的基础上 ,提出了方钢管混凝土柱与钢梁连接节点的设计及构造建议 ,并对试验结果和理论公式的计算结果进行了对比 .这一设计方法已被国家有关技术规程所采纳 .

上海世博文化中心TMD减轻人致振动分析与实测研究

上海世博文化中心是2010上海世博会永久性场馆之一,其主体结构由沿环向的36榀悬臂长度不一的钢桁架和矩形钢管混凝土内框架组成。结构六层为悬挑钢结构楼盖,易引起人致振动问题。对采用调谐质量阻尼器(TMD)进行人致振动控制的上海世博文化中心进行了大量的计算分析和现场实测。结果表明结构各榀桁架的竖向共振频率处于2.5 Hz-3.0 Hz之间;当人以2.0 Hz的频率正常行走时,结构竖向振动较小,TMD基本无影响;而当人以结构竖向共振频率快速走动或奔跑时,TMD能有效减小结构的竖向振动响应,减振效率约为15%。这对长悬臂空间结构的舒适度问题和采用TMD进行人致振动控制问题的研究具有参考借鉴意义。

结构-地基动力相互作用体系振动台模型试验研究

本义设计实现了结构－地基动力相互作用体系的振动台试验，通过试验研究了动力相互作用体系的地震动反应的主要规律。由于动力相互作用的影响，软土地基中相互作用体系的频率远小于刚性地基上不考虑结构－地基相互作用的结构频率，而阻尼比则远大于结构材料阻尼比。软土地基对地震动起滤波和隔震作用。由于上部结构的振动反馈，基底地震动与自由场地震动不相同。上部结构柱顶加速度反应主要由基础转动引起的摆动分量组成，平动分量次之，而弹性变形分量很小。桩身应变幅值呈桩顶大、桩尖小的倒三角形分布。桩上接触压力幅值呈桩顶小、桩尖大的三角形分布。试验表明，结构－地基动力相互作用对体系地震反应的影响是很显著的。本试验为验证理论与计算分析的研究成果、改进或提出合理的计算模型和分析方法，提供了丰富的试验数据，为进一步研究奠定了基础。

上海环球金融中心大厦结构模型振动台抗震试验

上海环球金融中心大厦高101层,结构高度492m,高宽比8.49,拟建成为世界上结构主体最高的建筑物。大厦采用了三重结构体系抵抗水平荷载,它们由巨型框架、钢筋混凝土核心筒及构成核心筒和巨型型钢混凝土柱之间相互作用的伸臂桁架组成;核心筒竖向不连续,由低筒、中筒和上部筒3部分组成;二对角巨型柱在42层以上开始分叉形成倾斜曲面,巨型斜撑只设置在垂直立面上,且采用单向支撑。根据我国《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2002),该建筑总高超过了型钢混凝土框架-钢筋混凝土筒体最大高度190m的限值,同时高宽比超过了设防烈度7度地区为7的限值。为研究它在地震作用下的抗震性能,进行了缩尺(1/50)模型的振动台试验。试验结果表明,该结构体系合理,具有足够的水平刚度,在地震作用下位移反应不大,扭转效应比较小,满足我国抗震设防要求。

可恢复功能抗震结构新体系研究进展

可恢复功能抗震结构成为近年来国际地震工程领域的研究热点,本文紧密结合国际研究动态,重点介绍了可恢复功能结构新体系上的探索与实践。在可恢复功能框架结构中,建立了放松柱端约束、以预应力筋实现自复位能力的结构体系,研发了保证局部转动能力的角钢-橡胶节点,以振动台试验和基于OpenSees平台有限元分析检验了新型体系与节点的可恢复功能能力。在可恢复功能剪力墙结构中,提出了可更换脚部支座的剪力墙和可更换连梁,通过低周反复荷载试验与精细有限元分析研究了可恢复功能剪力墙新体系的抗震性能,建立了可恢复功能剪力墙体系的设计方法,并在西安某高层建筑中应用了可更换连梁剪力墙。系列研究结果表明,结构体系清晰、节点设计合理、刚度阻尼并举的可恢复功能抗震结构体系,可以实现既定的地震可恢复功能能力,具有广阔的工程应用前景。

复杂高层结构基于增量动力分析法的地震易损性分析

增量动力分析法(Incremental Dynamic Analysis,IDA)是一种以动力弹塑性时程分析为基础的参数分析方法,计算结构在不同地震动强度作用下的响应,能够反映结构体系随地震动强度的变化,经历弹性、弹塑性直至倒塌的全过程性能。而建筑结构的地震易损性是指在不同强度地震作用下结构达到或超过某种极限状态的条件概率。因此,增量动力分析的结果提供了结构地震易损性分析所需的数据。本文在增量动力分析的基础上,结合地震易损性分析,提出基于IDA的地震易损性分析方法,并采用该方法对某复杂超限高层结构进行抗震性能评估,得出该结构在3个地震水准下,超越5个极限状态的概率。研究表明,基于增量动力分析的易损性分析结果,可为预测重大工程结构的地震破坏和损失提供有力的科学依据。

截面中部配置型钢的混凝土剪力墙抗震性能研究

本文通过试验研究了型钢混凝土(SRC)剪力墙的抗震性能,对16个试件进行了低周反复加载试验,得到了这些构件的延性比;研究了高宽比等参数对型钢混凝土剪力墙抗震性能的影响。在试验中,研究了在中部配置型钢的型钢混凝土剪力墙,结果表明这种新型的型钢混凝土剪力墙具有更好的抗震性能。在试验的基础上,本文建立了型钢混凝土剪力墙恢复力骨架曲线的数学模型,为分析高层结构的非线性地震反应分析提供了基础数据。

组合基础隔震房屋模型振动台试验研究

基础隔震能有效地降低上部结构的地震作用 ,但不同的隔震体系 ,隔震效果不同。本文根据叠层橡胶支座和滑板摩擦隔震支座的特点 ,提出组合基础隔震系统 ,以中国和日本国的在建隔震房屋为工程背景 ,进行了组合基础隔震房屋模型和基础固定房屋型模拟地震动振动台试验 ,并对两种试验结果进行了能量分析 ,分析结果表明组合基础隔震系统中叠层橡胶支座能自动复位 ,滑板摩擦隔震支座具有良好的耗能能力 ,隔震效果明显 ,组合基础隔震系统是一种简单、经济、有效具有广泛应用价值的基础隔震形式。

结构抗震设计的新概念——可恢复功能结构

可恢复功能结构是一种新型的减震控制结构,它不仅能在地震时保护人们的生命财产安全,也能帮助人们在大地震之后,尽快恢复正常生活,是结构抗震设计的一个理想的新方向.可恢复结构体系主要包括可更换结构构件,摇摆结构,以及自复位结构等.针对21世纪以来国内外可恢复结构体系的研究现状进行了综述分析,详细介绍了正在研究的两种双肢剪力墙可更换构件即可更换连梁与可更换剪力墙脚部构件的设计概念.

全再生混凝土框架抗震性能

全再生混凝土是指混凝土中的粗细骨料均来自建筑废料,其性能与普通混凝土有一定的区别,因此有必要研究全再生混凝土框架结构的抗震性能。土木工程防灾国家重点实验室研究人员设计一个1/4缩尺8层全再生混凝土框架结构模型,来研究全再生混凝土框架结构的抗震性能。通过研究全再生混凝土框架结构振动台模型试验,揭示全再生混凝土框架结构的抗震性能,并通过CANNY计算软件进行弹塑性时程分析和易损性分析,来综合评价全再生混凝土框架结构的抗震性能。结果表明:通过合理的设计,全再生混凝土8层框架结构基本可以满足8度抗震设防要求。

轴心受压方钢管混凝土短柱的性能研究:I试验

介绍了包括方钢管混凝土短柱、方钢管短柱以及素混凝土短柱在内共 １４个试件的轴心受压试验结果，研究了方钢管混凝土短柱的破坏机理、延性和极限承载力，讨论了影响方钢管混凝土轴压短柱性能的主要因素，包括钢管的宽厚比、混凝土的强度等级等。

某钢管混凝土框架-核心筒结构振动台模型试验

某钢管混凝土框架-核心筒结构高264 m,抗侧力体系由钢管混凝土外框架、钢板混凝土组合剪力墙和伸臂桁架3个部分组成。为了解此类结构在地震作用下的受力性能和反应特点,对该结构进行了1/30缩尺模型模拟地震振动台试验。通过分析模型结构在8度多遇、基本、罕遇地震和9度罕遇地震作用下的动力特性,对模型结构和原型结构的破坏模式、层间位移、楼层剪力等动力反应进行研究。结合大型通用有限元分析软件ETABS和ANSYS的分析结果,对原型结构的抗震设计提出了改进建议。研究结果表明:原型结构能够满足我国现行规范"小震不坏、大震不倒"的抗震设防标准,即使在9度罕遇特大地震作用下,仍然表现出优良的抗震性能。

液化场地自由场体系的数值分析及振动台试验验证

应用有限差分法程序FLAC3D对液化场地自由场体系的地震响应进行三维完全非线性分析。与通常采用的等效线性法相比,完全非线性分析方法由于采用了弹塑性模型,可以自动计算永久变形;采用合理的塑性方程,使得塑性应变增量与应力相联系;结合孔隙水压力模型可以模拟地震作用引起的饱和砂土液化问题。计算模型考虑了土体非线性、孔隙水压力的变化以及模型边界条件的处理等。通过与液化场地自由场体系振动台试验结果的对比分析,方法的有效性得到验证。结果表明,砂土对地震动可起滤波和隔震作用;当加速度峰值到达时砂土层中的孔隙水压力比存在负值;震后土中孔隙水压力不一定随振动的停止而立即开始消散,短期内也可能继续增长。

钢筋混凝土框架柱的变形能力及基于性能的抗震设计方法

框架柱的变形能力主要取决于轴压比和约束箍筋用量,本文建立了柱塑性铰区配箍特征值λcv、轴压比n及塑性铰极限转动量puθlc之间的函数关系,即λcv-n-puθlc关系式,并与柱试验数据进行了对比,计算公式与试验结果在平均意义上吻合很好。文中推导了柱截面λcv-n-μc关系式,建立了配箍特征值λcv、轴压比n、柱曲率延性μc之间的关系。在本文公式的基础上,讨论了按现行抗震设计规范最小配箍要求的RC框架柱所达到的最大变形能力,同时指出规范的构造要求并不总满足特定的变形要求。文中提出了框架柱的性能设计方程,给出了框架柱在指定性能目标D I下基于性能的抗震设计方法的基本过程。

半再生混凝土框架的抗震性能

为了研究半再生混凝土框架结构的抗震性能,设计一个1/4缩尺8层框架结构的模型,对其进行模拟地震整体结构振动台试验,依次对整体结构进行8度多遇烈度、8度基本烈度、8度罕遇烈度以及更强烈度的地震输入,研究整体结构的破坏模式与抗震性能,并进行整体结构弹塑性时程计算以及易损性分析。研究结果表明:半再生混凝土8层框架破坏模式为强柱弱梁破坏模式;在多遇烈度和罕遇烈度阶段,层间位移角均小于规范限值,满足8度抗震设防要求;半再生混凝土8层框架层间位移角满足规范要求;在多遇烈度下,该结构超越正常使用状态(层间位移角为1/550)概率为79.30%,但在罕遇烈度下,超越生命安全状态(层间位移角为1/50)概率为32.29%,表明该结构依概率满足规范限值要求。

高位转换超限高层结构整体模型振动台试验研究

上海某带高位转换超限高层结构高53层,结构高度250 m.该超限高层采用型钢混凝土框架-钢筋混凝土筒体结构体系.根据我国高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ3—2002),该建筑总高超过了型钢混凝土框架-钢筋混凝土筒体最大高度190 m限值,属于高度超限的B级高层建筑;同时存在加强层及竖向主要受力构件高位转换层,属于B级复杂高层建筑.为研究它在地震作用下的抗震性能,进行了缩尺(1/30)模型的振动台试验.试验结果表明,该结构体系合理,具有较大的水平刚度,在地震作用下位移反应和扭转效应比较小,满足规范抗震设防要求.

两层轻型木结构足尺房屋模型模拟地震振动台试验研究

轻型木结构房屋在既往的地震中表现出良好的抗震性能,同时也存在某些方面的不足。对一个两层、足尺、长宽高为6m×6m×6.3m的木框架房屋进行了67个工况的振动台试验,考虑了一层横墙的门洞宽度变化和结构平面布置不对称等研究参数。试验结果表明:在0.2g以下的地震中,模型处于弹性状态;在0.55g的地震中,即使经过多次重复地震,并且一层开洞率达到60%,模型结构仍然不会发生倒塌;结构布置不对称时,结构的加速度和位移反应均较对称结构强烈,并且存在明显的扭转效应。对称结构在0.1g、0.2g和0.4g的地震中,模型结构的最大层间位移角约为1/500、1/250和1/80。试验研究的结果表明,与模型结构类似的对称轻型木结构房屋能够满足我国建筑抗震设计规范(GB50011-2001)中的8度抗震设防要求。

可更换连梁保险丝抗震性能试验研究

连梁是联肢剪力墙结构中重要的耗能构件.传统的钢筋混凝土连梁破坏后修复或更换非常困难,代价昂贵.近年来,国内外学者提出了可更换连梁的概念,即在连梁的跨中设置一个耗能构件,称之为保险丝,通过保险丝的塑性变形耗散能量,而且在地震后对连梁的保险丝部分进行更换比较方便.鉴于连梁的保险丝对连梁的耗能有着决定性的作用,提出了3种不同类型的连梁保险丝,通过低周反复加载试验对这3种保险丝的抗震性能进行了全面研究,比较了3种保险丝的滞回性能、强度和刚度退化性能、耗能能力和疲劳性能.研究表明,3种保险丝各有优势,综合考虑保险丝2的抗震性能最优,并对保险丝1和3提出了相应的设计改进建议.

考虑场地类别与设计分组的延性需求谱和弹塑性位移反应谱

非线性反应谱是基于性能的抗震设计理论中亟待解决的基础性课题之一。本文将四种场地类别上的641条地震记录,按我国现行抗震规范设计分组的要求分为12组,对大量具有不同屈服强度系数的单自由度体系作了弹塑性时程分析。研究了结构强度水平、周期、场地类别以及设计分组等因素对延性需求的影响。结果表明,在给定屈服强度水平下结构的延性需求强烈地依赖于场地条件、设计分组等因素。对于短周期结构,延性需求随场地土变软而增大,同类场地随设计分组特征周期增大而增大。通过非线性回归分析,建立了与场地类别、设计分组相对应的延性需求谱μ-ξy-T的计算公式。在此公式的基础上,结合现阶段抗震设计规范构建了弹塑性位移反应谱,可用于结构弹塑性位移需求的简化计算,同时讨论了弹塑性位移反应谱的基本特点。

钢筋混凝土核心筒体抗震性能试验研究

本文对两组五个钢筋混凝土核心筒试件进行了低周反复荷载试验 ,研究了不同轴压比和剪跨比的核心筒破坏机理、承载能力、延性和耗能能力等方面的抗震性能。结果表明 。