基于能力谱的弯剪复合型金属阻尼器加固既有混凝土框架性能化抗震设计方法

随着近年来中国对建筑结构的抗震性能要求不断提高,既有混凝土框架难以满足多水准抗震性能标准的要求,采用金属阻尼器加固既有混凝土框架可显著提高其抗震性能,有利于满足现有抗震性能目标,然而目前对于相应的的性能化抗震设计方法研究尚不充分。该文提出了基于能力谱的金属阻尼器加固既有混凝土框架抗震性能化设计方法,为了实现不同烈度地震下的多性能水准目标,采用具有多阶屈服特征的弯剪复合型金属阻尼器。基于对既有混凝土框架的静力推覆分析,将框架的推覆曲线转化为等效的双折线能力谱,设定加固后结构在多遇、设防和罕遇地震下的层间位移角性能目标,确定结构能力谱曲线和需求谱曲线的交点。考虑金属阻尼器进入屈服阶段后的附加阻尼比,计算出结构在不同烈度地震下的等效阻尼比,根据性能点计算出金属阻尼器剪切和弯曲芯板的屈服承载力。基于上述设计方法对4层、6层和9层既有混凝土框架进行加固,通过OpenSees软件建立弹塑性分析模型,并通过试验结果验证了模型的准确性,通过时程分析结果表明了加固后的结构满足预定的性能目标,证明了提出的设计方法的可靠性和有效性。该文研究成果将为金属阻尼器加固既有混凝土框架的抗震设计提供理论依据。

基于能力谱方法的输电塔抗震性能评估

针对输电塔-线体系,采取一种基于能力谱方法的抗震性能评估方法。首先,将输电塔-线体系简化为集中质点模型,并进行Pushover分析,得到其顶点位移-基底剪力关系曲线。然后,根据输电塔场地类别和设防烈度等,将设计反应谱转化为需求谱;建立控制指标与抗震性能之间的对应关系,将输电塔抗震性能划分为五级并建立相应的量化评价模型;按照能力谱方法绘制输电塔的能力谱曲线和需求谱曲线,确定输电塔结构性能点,进而对其抗震性能进行评价。最后,采用能力谱对某输电塔进行抗震性能评估,并采用动力时程分析方法对其进行验证。分析结果表明,能力谱方法分析结果与时程分析结果具有较好的一致性,满足工程精度要求。采用SRSS荷载分布时,在多遇地震、设防地震和罕遇地震作用下,能力谱法得到的输电塔顶点水平位移相对误差均在5%以内,建议采用SRSS分布模式对输电塔进行Pushover分析。

基于能力谱的高架车站地震易损性分析

地震易损性分析是一种评估震害损失的方法。采用Pushover能力谱分析法对高架车站结构进行抗震性能研究,考察了层间位移角和塑性铰的出现机制,得到了易损性曲线和易损性矩阵。结果表明,高架车站结构实例在各级地震作用下主要发生轻微损坏或较小概率的中等程度损坏,层间位移角符合性能设计要求。分析所用的方法简易可行,结果可供参考。

基于动力能力谱法的RC结构位移放大系数

结构位移放大系数是预测结构在某一地震设防水准作用下的最大弹塑性变形,从而指导结构设计的参数。我国现行抗震设计规范尚未引入结构位移放大系数。考虑6、7、8三个设防烈度,设计了3、5、8、10、12层共15个钢筋混凝土框架结构,建立其有限元模型,并采用结构振动台试验对有限元模型进行验证,进而对结构在地震作用下的反应进行分析。采用文中提出的动力能力谱方法,研究按我国抗震设计规范设计的RC框架结构在不同设防水准下的位移放大系数需求值,并与传统静力能力谱法得到的位移放大系数需求值进行对比分析。6、7、8度设防的RC框架结构的位移放大系数需求值在中震作用下分别为0.51-1.91、0.49-1.93、0.56-2.24;在大震作用下分别为1.28-4.82、1.40-4.89、1.37-5.56。中震作用下,按我国抗震设计规范设计的钢筋混凝土框架结构未发生整体屈服,表明我国抗震设计规范比较保守。

被动耗能减震结构基于能力谱法的抗震设计方法研究

结合我国抗震设计规范,提出被动耗能减震结构基于能力谱法的抗震设计方法。在该方法中,结构的性能水平用层间位移角限值予以量化,以简化方法计算速度相关型阻尼器的等效阻尼比。该法首先对经过初步设计的建筑结构进行推覆分析以评估其抗震性能,然后依据性能目标要求选择阻尼器的参数和数量,并对设置阻尼器的结构再次进行推覆分析以检验层间位移角是否满足性能目标要求。通过算例,介绍用该方法对钢筋混凝土规则框架进行消能减震设计的设计过程。实例分析表明,提出的被动耗能减震结构基于能力谱法的抗震设计方法是可行的,并且与非线性动力分析得出的平均结果吻合较好。

钢筋混凝土结构基于改进能力谱法的地震损伤性能设计

本文基于国内外非线性静力分析方法，阐述了最近由Chopra和Goel提出的改进能力谱法的基本概念和实施步骤；其次，结合文献[18]中提出的钢筋混凝土结构地震损伤“三水准”性能目标和改进能力谱法，提出了基于能力谱法的结构地震损伤性能简化设计及验算方法；最后，通过设计例题说明了本文方法的可行性，并将计算结果与时程分析进行了比较，显示了此法的有效性。

带加强层超高层建筑结构基于能力谱法的抗震设计

带加强层结构在加强层处的刚度发生剧变,从而引起侧向荷载下结构内力分布及变形的相应变化,地震作用下此类结构容易形成薄弱层,因而抗震性能较差。同时,带加强层的建筑物很多属于超限复杂高层建筑结构,无法直接套用规范方法进行抗震设计。根据带加强层高层建筑结构的受力变形特点及国内外研究者的研究成果,结合模态推覆分析理论和能力谱抗震设计方法,本文对带加强层高层建筑结构的受力变形性能作了详细的分析,提出此类结构基于能力谱法的抗震设计方法。此法采用受力层间侧移角作为性能指标,并针对加强层和普通楼层采用了不同的性能水准量化值,根据结构特点以底部和加强层上部两层楼作为薄弱层进行验算,最后通过算例验证所提方法的可行性。

利用能力谱法对结构地震损伤评估简化方法

利用推覆(push-over)分析下的钢筋混凝土结构(构件)力-变形曲线计算结构(构件)的损伤指数,并将该法和能力谱方法结合,建立了一种简单实用的结构损伤评估方法.最后,将算例结果与时程分析法结果进行了对比,验证了该法的有效性.

基础隔震结构的能力谱分析方法

能力谱法是一种简单而有效的对结构性能进行评估的静力弹塑性方法。本文将该方法引入到基础隔震结构性能评估中，并充分考虑了基础隔震结构的特点，对应用中的力学模型、横向水平力分布形式、需求谱建立及评估指标等问题进行了分析。最后给出了一个实际算例，并用时程分析法进行检验，证明该方法有一定的可靠性。

考虑高阶振型的改进能力谱法在铁路高桥墩中的应用

以我国《铁路工程抗震设计规范》为依据,在前人建议的模态分析Pushover法的基础上,针对我国大跨铁路桥梁中的高桥墩,提出能考虑高阶振型影响的改进能力谱法,并以内昆线花土坡铁路特大桥8#墩为实例,验证了改进方法评估高桥墩抗震性能的合理性,得到如下结论:1提出能考虑高阶振型的公式,使模态分析Pushover法能更好地考虑高阶振型的影响;2选取四类场地320条强震记录,统计了与我国《铁路工程抗震设计规范》相应的强度折减系数谱和弹塑性需求谱,为改进方法提供设计谱;2以墩高110m的8#墩为例,验证了考虑高阶振型的改进能力谱法应用于桥梁抗震性能评估的合理性。综上所述,研究成果可为同类工程抗震性能的研究提供有益参考。

基于改进能力谱方法的位移反应估计

本文阐述了Pushover分析中改进能力谱方法的概念和实施步骤;对不同场地条件下四个中、低层框架结构采用改进能力谱方法估计的目标位移和非线性时程反应分析结果进行了比较,分析,并提供了不同场地条件下两种方法的相对误差,为该方法的实际应用提供了一些参考依据。

基于改进能力谱法的砼框架Pushover分析

基于钢筋砼杆件截面的轴力-弯矩-曲率关系,建立了考虑杆件P-Δ效应和剪切变形且能分析框架极限状态的非线性有限元法。提出了改进能力谱法,定义了砼框架结构唯一的延性系数,确定Pushover曲线的极限状态点为性能点,通过性能点位于由延性系数所折减的非弹性需求谱曲线上的条件,求出框架的最大抗震谱加速度,评估框架的抗震性能。兼顾承载能力,得出相对受压区高度0.25―0.35,轴压比0.6―0.8的框架,具有较好的抗震性能。

应用ATC-40能力谱法评估结构目标位移

基于性能的抗震设计思想已得到国际上的普遍认可,其发展的一种趋势是建立简单的非线性方法确定结构非线性行为。非线性静力方法作为计算结构非线性行为的一种方法在工程界已得到普遍应用,其中ATC-40使用的能力谱法及改进的能力谱法是简化的非线性静力分析的主要方法。本文通过实例详细介绍并对比研究了这两种方法,发现ATC-40能力谱法低估了结构变形,改进的能力谱法(用非弹性设计谱建立需求谱)提供了相对较为准确的值。

能力谱方法在桥梁抗震性能评估中的适用性

为了探讨能力谱方法在桥梁抗震性能评估中的适用性,基于能力谱方法的基本原理,分别以4跨规则连续刚构桥和不规则的特大桥为例,采用能力谱方法和时程方法,分别计算了桥梁在不同地震水平下的地震响应,并将两种方法的计算结果进行了比较。结果表明:对于以一阶振型为主、受高阶振型影响较小的规则桥梁,能力谱方法相对于时程方法,其算法简单,精度满足要求,在桥梁抗震性能评估中具有一定的合理性和实用性;对于振动特性复杂的不规则大跨高墩桥梁,能力谱方法与时程方法存在较大误差,在抗震性能评估中应以时程分析方法为准。

基于能力谱的地震建筑破坏造成人员伤亡评估

为准确计算地震导致的人员伤亡数量,提高灾后应急保障及救援效率,根据能力谱方法计算建筑物的损坏程度,在此基础上计算相应人员伤亡数量。采用SELENA软件中能力谱方法的计算公式,利用Matlab软件编程得到建筑物破坏及人员伤亡计算程序,计算8度地震条件下建筑物不同破坏状态的概率。根据HAZUS软件中建筑物破坏和人员伤亡关系,计算地震发生在02∶00,14∶00和17∶00时不同伤亡等级的伤亡人数。计算结果表明,多数伤者为轻伤,只需基本药物及简单治疗;地震导致的钢筋混凝土建筑破坏是造成人员伤亡的主要原因;能力谱方法可为震后物质配置及震前防灾规划提供决策支持。

振戎中学食堂楼耗能减震分析与设计(Ⅱ)──能力谱法与地震损伤性能控制设计

本文针对云南洱源县振戎中学食堂钢筋混凝土耗能减振体系，首先建立了耗能减振结构构件的恢复力模型；其次，结合文献［１０］提出的“三水准”地震损伤性能目标和文献［１１］中的简化设计方法以及ＡＴＣ—４０报告中的能力谱法，对此结构在大震下的地震损伤性能进行了分析和设计验算；最后考察了耗能减振装置对结构损伤性能的控制效果。

基于能力谱的建筑物震害评估及城市抗震规划

为减轻地震建筑物破坏带来的人员伤亡和经济损失,根据能力谱方法计算7度和8度地震影响下建筑物的破坏状态,在此基础上进行城市抗震规划。首先把城市建筑物分成钢筋混凝土、砌体、钢框架及木结构4类;然后利用能力谱方法得到建筑物各种损坏状态的概率及震害指数;最后提出抗震规划措施,在GIS环境下可视化表达建筑物震害分级图。结果表明,中层小于低层和高层建筑物的震害指数;对低层和中层建筑物,钢筋混凝土的抗震能力较强。7度地震时,未设防和低设防建筑物的震害指数在0.5和1.0之间,轻微破坏;部分中等设防和高设防建筑物的震害指数小于0.5,基本完好。8度地震时,4类建筑物的震害指数在0.5～1.0之间,轻微破坏。进行城市抗震规划后,建筑物受7度地震影响时基本完好,受8度地震影响时轻微破坏。

钢筋混凝土结构抗震能力评估的简化能力谱方法

本文通过对现有能力谱法的研究,在吸收前人研究成果的基础上,探讨了一种简化的能力谱方法。该方法不是根据需求谱与能力谱有无交点(性能点)为评估依据,而是以能力谱为根据求出不同延性状态下既有建筑物相应的抗震能力,并与需求谱相应的谱加速度比较,判断结构的抗震能力是否满足要求。该方法不需要复杂的迭代计算来求结构的性能点,计算过程简单;同时,可以考虑既有建筑物的老化及损伤。最后,本文应用自行编制的计算程序,通过一个工程实例说明了该方法的应用及其特点。

考虑高振型影响的结构层间位移能力谱分析方法

工程界普遍采用的能力谱分析方法是建立在结构单自由度简化假设基础上,利用结构基本振型来进行能力分析。虽然此简化假设可以为工程界提供一种简便的分析方法,但从其分析效果来看,简化方法并不能很好地反映结构真实地震反应。高振型对结构局部变形的影响在分析结构动力反应特性中是很重要的因素,不应忽略掉。基于上述对现有能力谱分析方法不足之处的考虑,从提高结构能力谱分析方法的准确性出发,本文在Chopra能力谱分析方法的基础之上,根据我国振型分解反应谱思想,在能力谱分析方法中引入了结构高振型的影响分析,并提出了考虑结构高振型影响的结构层间位移能力谱分析方法的一般步骤。通过平面框架结构体系的算例分析,说明上述推荐方法在改进能力谱分析精度上的有效性。

基于能力谱的概率-非概率结构体系抗震可靠度

本文用概率模型考虑结构体系抗力不确定性的主要影响因素,用凸集模型考虑地震作用的不确定性,采用能力谱方法,分别求得了结构抗力的概率分布参数及地震作用效应的区间范围,通过二级功能方程方法求得了结构体系抗震可靠度。算例给出了本文方法的计算结果,并与经典概率可靠度进行了对比,表明本文方法是一种简便、合理的结构体系抗震可靠性分析方法。