混凝土框架结构薄弱层确定方法及处理措施

薄弱层在结构遭遇地震时,容易出现破坏或失效,严重时可能导致整个构筑物的倒塌,因此准确地判断结构薄弱层并采取相应的调整措施,是保障结构抗震安全的重要手段。以实际工程为例,结合PKPM软件,对水泥工程中混凝土框架结构的薄弱层判定和处理措施给出了相应的解决方案。分析结果表明:当按规范进行内力调整后的结构既满足小震抗震指标,又满足大震弹塑性层间位移角限值,则结构合理;否则需要对构件的截面或结构布置进行调整,确保大震下塑性铰的出现顺序合理,实现“强柱弱梁”的耗能机制,达到“小震不坏、中震可修、大震不倒”的设防目标。

底部薄弱层结构的柱顶隔震加固改造设计

汶川地震中,都江堰市某底部为薄弱层的6层框架结构建筑,底层破坏严重,但上部楼层基本完好。震后通过在首层柱顶设置铅芯叠层橡胶支座,将薄弱层改造为隔震层,恢复该建筑首层使用功能,并使其满足提高一度设防的要求,有效地提高了结构的抗震性能。本文介绍了该建筑的隔震加固改造方案。采用SAP2000建立了可考虑隔震层扭转的层模型,分析了隔震后结构的动力特性及地震反应。依据分析的结果,采用PKPM进行隔震层下部结构的加固设计及基础验算。

首层薄弱层框架结构的柱顶隔震性能分析

以某首层架空的5层实际框架结构为背景,进行了首层为薄弱层的建筑结构柱顶隔震性能分析。时程分析表明:在7度地震作用下,隔震上部结构减震效果明显;下部结构(独立柱)在8度罕遇地震作用下其变形仍处于弹性阶段,证明了柱顶隔震技术显著地提高了首层薄弱层框架结构的抗震性能,增加了首层的变形能力,改善了首层薄弱的特点。同时分析了独立柱的受力与抗震设计,表明合理的独立柱设计提高了整体结构的地震安全性。

模板支撑薄弱层对现浇钢筋混凝土建筑结构施工荷载分布的影响

对现浇钢筋混凝土建筑结构施工期间,模板支撑系统架设中可能存在的薄弱层对施工荷载分布的影响,提出了简化分析方法,并用工程实测结果进行了验证,表明模型计算结果的正确性。分析表明,模板支撑薄弱层将导致模板支撑薄弱层的上部楼板承担的施工荷载增大,而模板支撑薄弱层下部楼板承担的施工荷载减小;实测表明,模板支撑薄弱层上的楼板承担的施工荷载同比增大约4.3%,薄弱层下的楼板承担的施工荷载减小约3.9%。施工期间应避免模板支撑薄弱层的出现,以防模板支撑薄弱层可能带来的风险。

中心支撑钢框架顶部薄弱层地震倒塌现象

现行抗震规范和相关规范、规程对高层结构侧向刚度自下而上的减小幅度缺乏定量规定,仅通过非强制性条款进行了定性描述。文章通过具体算例证明了可能导致在某些设计中出现高层中心支撑钢框架顶部各层的刚度减小过快的情况,尽管满足了抗震规范和相关规范、规程的规定,但结构仍有可能出现顶部薄弱层倒塌现象;并指出应该定量地限制结构沿高度方向的刚度减小削弱幅度,以避免该类现象的发生。

考虑填充墙作用的消除底部薄弱层的防屈曲支撑简化设计方法

以实际工程案例为背景,考虑3到9层的填充墙作用并用等效斜撑代替,根据"刚度补偿"概念,提出了消除薄弱层的防屈曲支撑简化设计方法,并按此方法将防屈曲支撑设置在9层框架的薄弱层1,2层,通过Sap2000建模对比分析了考虑填充墙影响和加防屈曲支撑前后的差别,包含反应谱分析、模态分析、线性时程分析、非线性时程分析等,从而验证了所提设计方法的可靠性。

阻尼支撑控制结构薄弱层的设计方法研究

针对地震中震损严重的含薄弱层结构,计算分析了薄弱层对结构抗震性能的影响及其变化规律。基于"补偿刚度"概念,根据阻尼器和附加体系的力学特征,提出了控制薄弱层层间位移的阻尼支撑简化设计方法。通过时程分析验证,该简化设计方法能精准控制薄弱层层间位移到目标值,具有良好的经济性和实用性。

薄弱层设置耗能阻尼器支撑的钢框架模型振动台试验

设计制作了一个五层钢框架模型,在其第一层、第三层和第五层薄弱层分别设置摩擦阻尼器、粘弹性阻尼器和粘弹性-摩擦阻尼器等三种耗能阻尼器支撑,进行了罕遇地震和多遇地震下的振动台试验。试验结果表明,耗能阻尼器支撑能够有效地控制结构的地震反应。

柱顶隔震技术在首层薄弱层框架结构中的应用

为探讨首层柱顶隔震体系工程的应用,以首层架空的某5层医技楼为背景,采用首层柱顶隔震体系对首层为薄弱层的该框架结构进行了设计与分析。时程分析表明,在7度地震作用下,隔震上部结构减震效果明显,下部结构(独立柱)在8度罕遇地震作用下不屈服。独立柱的合理设计不仅能够提高结构的安全度,且不影响架空层的使用功能。验证了该方法不仅在技术上是可靠的,而且在经济上也是可行的。

屈曲约束支撑在某混凝土结构薄弱层中的应用

淮安开元国际大酒店属于超限高层结构。介绍了工程的特点及结构布置情况,针对结构竖向不规则性的特点,设置屈曲约束支撑对显著薄弱层予以加强。采用静力推覆分析方法和时程分析法分析了结构在设置不同刚度和形式的屈曲约束支撑前后的弹塑性性能。结果表明,在小震作用下,屈曲约束支撑处于弹性状态,为结构薄弱层提供支撑刚度,满足规范的要求;在罕遇地震作用下,屈曲约束支撑达到屈服状态,为结构提供耗能能力,改善了抗震性能。不同应力水平下的屈曲约束支撑对主体构件塑性铰出现的影响有所不同,同时滞回特性也有所差别。

高震区框架结构的薄弱层变形验算

针对现行结构设计规范中没有明确给出高震区框架结构薄弱层验算具体方法的情况,从规范给定的条件入手,通过对大、小地震下弹性、弹塑性位移角限值关系的推导和对比,提出了在高震区框架结构薄弱层验算中进行参数修正的方法。

河滩相软土路堤施工控制的最薄弱层法

针对河滩相软土的特点,运用测斜导管对焦作至巩义黄河大桥连接线软土地基路堤水平位移进行了长达两年的变形观测,分析了河滩相软土加栽期水平位移特点,提出了浅层型和夹层型河滩相软土施工控制的最薄弱层法。

带底部薄弱层房屋的抗震试验方法

目的研究适合带底部薄弱层房屋结构的经济、有效和实用的抗震试验方法-试验子结构为单自由度、计算子结构为多自由度的结构拟动力试验方法.方法应用PCM-Newmark法作为实现上述子结构拟动力的数值算法.结果推导出了基于PCM-Newmark法的试验子结构为单自由度、计算子结构为多自由度的结构拟动力试验方法,给出了矩阵求解过程.结论试验子结构为单自由度、计算子结构为多自由度的子结构拟动力试验方法由于在试验中仅需取薄弱层部分作为试验子结构,经济优势明显.实例分析表明,这种子结构拟动力试验方法稳定可靠,且可以方便地得到全结构各层的加速度、速度和位移的地震反应.

考虑薄弱层的基于MPA法计算滞回耗能分布

计算结构的滞回耗能分布时,通常采用时程分析法和多模态推覆分析(MPA)法。本文分别使用这两种方法计算9层Benchmarh钢框架的层间滞回耗能分布,发现MPA法在计算具有明显薄弱层的结构时会产生误差。因此,针对含有薄弱层的结构,提出了考虑薄弱层的基于MPA法计算滞回耗能分布。该方法通过对结构进行静力弹塑性分析得到层间滞回耗能分布,并对结构的相对薄弱层进行调整,再通过振型参与系数组合得到最终的滞回耗能分布。将该方法应用于20层的Benchmarh钢框架结构,结果表明,相较于时程分析,该方法对薄弱层(首层和第八层)的计算精度分别提升了10.4%和21.9%。

带底部薄弱层住宅结构抗震设计

结合工程实例,在7度地震区底层高度为6.6m的8层板式住宅的底层及房屋两端适当布置抗震墙,形成竖向非连续框架-抗震墙结构体系。对该结构体系进行了多遇地震作用下的抗震性能计算评估和罕遇地震作用下的弹塑性时程分析。计算分析结果表明,采用该框-墙结构体系有效提高了结构底层的侧向刚度和房屋的整体抗扭刚度,消除了结构底部薄弱层,改善了结构的抗震性能,可满足规范规定的三水准抗震设防要求。

薄弱层设置VED的钢框架模型振动台试验研究

对薄弱层设置粘弹性阻尼器(VED)支撑的钢框架进行了地震模拟振动台试验研究.试验中设计制作了一个五层钢框架模型,对纯钢框架结构、仅设钢支撑的钢框架结构及第一层、第三层和第五层分别设置粘弹性阻尼器支撑的结构进行了罕遇地震和多遇地震下的振动台模拟试验,并与有限元分析结果进行了对比.结果表明,粘弹性阻尼器能够有效控制结构的地震反应,但罕遇地震下的减振效果较多遇地震下的减振效果有所降低.

应用超声波法探测边坡薄弱层

露天煤矿边坡稳定是影响矿山正常开采重要因素之一。目前利用钻孔采取岩芯是探测边坡薄弱层的主要方法。由于岩芯采取率低,尤其对厚度较小的能引起滑坡的薄弱层不易取芯,常常丢失,可靠性较差。为了解决钻孔取芯的缺点,我们研制了超声波弱层探测仪。该仪器是根据岩体对声波的传播速度与岩体的密度、力学强度等密切相关的理论为基础的,只要测量出岩体的声速。

具有底部薄弱层特征的既有混凝土框架结构地震易损性分析

历次震害表明:带有底部薄弱层的结构在地震中损毁严重,特别是建造已30年或更早的建筑,根据现行地震设防及抗震要求,其安全性令人担忧。针对既有建筑底部薄弱层的抗震性能,基于增量动力法对13个不同底部薄弱混凝土框架结构进行易损性量化分析。研究表明,在同一地震动强度下,刚度比为0.7和0.5的结构,其破坏概率分别是刚度比为1的标准框架的1.5倍、2.5倍;由于材料性能退化,建设周期为10年、30年和50年的结构,其破坏概率会比新建结构高4.5%、16.9%和42.2%。此外,对采用防屈曲支撑加固、FRP加固和角钢加固三种常用加固方法加固后的结构地震易损性进行分析,结果表明三种方式均能有效降低结构超越极限状态的概率。研究成果有助于对带有底部薄弱层的既有混凝土框架结构进行抗震分析及加固。

弹塑性时程分析法验算七层框架薄弱层

介绍了弹塑性时程分析方法,并把塑性时程分析方法结果和弹性时程分析方法结果与底部剪力法结果做了比较,以七层框架为例,阐明了弹塑性时程分析方法找出薄弱层的方法。

设置FVD的底部薄弱层结构振动台试验研究

根据新型粘弹性-摩擦阻尼器(FVD)的耗能特点和底部薄弱层结构动力特性,提出通过对底部薄弱层结构设置FVD,达到对底部薄弱层结构抗震加固的目的。为了验证该方法的抗震控制效果,设计制作了带有底层薄弱层的五层钢框架模型,在其底层薄弱层设置FVD支撑,进行了罕遇地震和多遇地震下的振动台试验。试验结果表明,FVD支撑能够有效地控制结构的地震反应。