游走在生命的边缘：BIAD研究所苗启松所长访谈

2008年5月12日14点28分，四川省汶川县8级地震，伴随着余震，2008年5月14日12时北京市建筑设计研究院研究所所长苗启松等4人在建设部抗震办公室组织下．飞往四川。

唐山紫荆学校隔震结构分析与设计

唐山紫荆学校是高烈度设防地区的学校项目,采用钢筋混凝土框架-剪力墙结构+基础隔震体系。以该项目为例对3种隔震设计方法进行了对比分析研究,梳理了抗规减震系数法、抗规整体设计法、隔标整体设计法的设计流程、计算参数,对比了3种设计方法对基础隔震结构的关键技术指标的影响。隔震层分别落在人防地下室顶、普通地下室顶和基础顶,存在楼、电梯穿隔震层,局部大跨度结构隔震等问题;采用错层隔震法解决了楼、电梯托挂结合穿隔震层的难题。对比分析了柱底铰接模型与带支座整体模型对大跨度结构隔震支墩内力的影响,归纳了大跨度隔震层设计要点。

含减震外挂墙板装配式混凝土框架结构混合试验研究

在外挂墙板与主体结构间引入耗能连接可形成减震外挂墙板。现阶段缺乏对含减震外挂墙板装配式混凝土结构动力响应和减震效果的试验研究。为此,该文章设计了一榀6层3跨含减震外挂墙板平面框架结构(简称“减震结构”)以及一榀作为对比的纯框架结构(简称“抗震结构”),取底部中跨两层作为试验子结构,其余部分作为数值子结构,开展了两结构的混合试验。基于试验结果,分析了含减震外挂墙板装配式混凝土框架结构的损伤模式和动力响应,揭示了外挂墙板与主体结构协同工作的减震机理。结果表明:减震结构与抗震结构的损伤模式基本一致,均为梁端、柱底先后出现塑性铰,减震外挂墙板未改变主体结构的损伤演化模式;试验过程中,外挂墙板本身以及墙板与结构连接处均未出现裂缝,墙板可将结构层间变形有效传递至消能器;设防、罕遇和极罕遇地震下,减震结构的最大层间位移角较抗震结构分别减小了12.59%,17.68%和10.34%,具有较好的减震效果。

套筒灌浆缺陷连接足尺预制混凝土柱抗震性能试验研究

灌浆套筒连接是预制混凝土结构最常用连接方式,灌浆不饱满缺陷是影响灌浆套筒连接柱抗震性能的主要因素。为明确不同缺陷率对该类柱抗震性能的影响,该研究考虑无灌浆缺陷、45%缺陷率和60%缺陷率三种情况,设计并制作了3个足尺预制柱进行低周往复拟静力试验,通过与无灌浆缺陷试件对比,分析套筒灌浆缺陷连接对柱构件破坏模式、滞回特征、延性等的影响。结果表明:不同于无缺陷试件的弯曲破坏特征和饱满滞回耗能特征,灌浆缺陷试件呈现出钢筋滑移破坏特征和捏拢滞回特征,延性变形系数为2.8~3.5,小于无缺陷试件的5.8。在发生钢筋滑移前,灌浆缺陷仅一定程度影响屈服荷载和峰值承载力。该研究的相关成果可为灌浆套筒连接预制混凝土结构的抗震性能研究提供参考。

双屈服点屈曲约束支撑-钢框架结构抗震性能研究

针对传统钢框架-屈曲约束支撑结构的薄弱层控制难题,本研究提出了一种面向结构最大层间变形控制和薄弱层控制双重需求的并联式双屈服点屈曲约束支撑。相比于已有双屈服点屈曲约束支撑,具有刚度和耗能能力利用率高的优点。基于某钢框架-支撑原型结构,设计了2个传统屈曲约束支撑案例和3个新型双屈服点屈曲约束支撑案例,通过对比各案例的关键地震响应,明确了新型支撑的结构最大变形控制效果和薄弱层控制效果。结果表明:罕遇地震作用下,相比于屈曲约束支撑,新型支撑的最大层间位移角峰值可降低6.2%~21.6%;表征薄弱层损伤集中程度的层间位移角集中系数分别由1.54和1.51最低降至1.29,绝大部分楼层具有了相近的位移角,且小于屈曲约束支撑结构,表明新型支撑引导了薄弱层的迁移,显著减轻了结构变形损伤集中问题。本研究的相关成果可为钢框架-支撑结构的地震响应控制提供参考。

既有建筑装配化外套加固成套技术研究与应用

经过多年的努力，我国大部分建筑已具备了很好的抗震能力，但有相当一部分建筑建设年代较早，由于当时经济水平的限制及规范的不完善，存在大量未考虑抗震设防或虽然考虑了抗震设防但抗震设防目标较低的建筑。

浅谈新版《中国地震动参数区划图》对北京地区建筑结构设计的影响

地震对建筑结构的作用,影响因素众多,如震级、震源深度、震中距、场地类别、结构自身动力特性等。就客观因素而言,震级、震源深度、震中距及场地类别的影响较为关键,在我国现行的《建筑抗震设计规范》（GB 50011—2010）中,以抗震设防烈度、设计地震分组及场地类别来表示。

既有砌体住宅装配化外套加固技术与方法

作为一种传统的结构形式,砌体结构在人类建筑工程的发展史上占有十分重要的地位。上至举世瞩目的万里长城、下至河北赵县安济桥,这些历史上里程碑式的建筑都采用了砌体结构形式。由于砌体结构具有构造简单、施工简单、取材便捷、耐火性及耐久性良好等特点,其已经成为我国房屋建设工程中应用最为广泛的一种结构形式。无论在抗震设防地区还是非抗震设防地区,都可以看到砌体结构的影子。

新型装配整体式墙体抗震性能试验研究

文中针对北京市建筑设计研究院有限公司提出的两种新型装配整体式剪力墙结构连接构造设计了两组墙片试验。试验墙片采用预制构件,并预埋连接件。装配时,墙片之间利用预埋件焊接连接,称为干式连接;上下层墙片之间采用现浇方式与楼板连接在一起,这种方法增强了墙体的整体性,可大幅度降低混凝土现场湿作业量。本文设计了两组墙片试验,第1组试验检验墙片竖缝位置干式连接方式的抗震性能;第2组试验体检验型钢边缘约束构件、型钢抗剪键和高强度灌浆料后浇带的连接性能。两组试验各建造两个试验体,第1组两个试验体相同,第2组两个试验体分别采用不同的轴压比。试验结果表明:干式连接方式可以充分传递截面上的剪力,使腹板墙和翼缘墙协调工作;采用型钢的约束边缘构件具有较好的延性,有效地延缓了墙片角部的破坏。

老旧砌体房屋加固及顶部加层隔震的理论分析及振动台试验

针对老旧砌体房屋采用外套预制钢筋混凝土墙板加固,并在此基础上提出在加固后的砌体顶部加层隔震的加固增层方案,主要研究加层隔震对加固效果的影响。建立初始砌体结构、加固砌体结构、加层非隔震结构和加层隔震结构的分析模型,分析4种结构在多遇地震和罕遇地震作用下的动力响应和非线性损伤,并对抗震性能较优的加层隔震结构,进行隔震层参数优化分析;对各种加固方案进行1∶4缩尺模型的振动台试验,研究各加固方案的抗震性能,并与数值分析结果进行对比。结果表明,对原老旧砌体结构进行加固后,外套预制混凝土墙片承担大部分的地震剪力,砌体所承担的剪力大幅降低,加固效果明显,而对加固后的结构进行加层隔震后又会使结构基底剪力明显下降,结构的抗震性能进一步提升;对于加层隔震结构,根据结构基底剪力最小的原则存在最佳屈重比。研究为老旧砌体房屋的加固改造和功能提升提供有益借鉴。

加层隔震结构隔震支座参数优化及试验研究

研究外套加层隔震体系在对老旧砌体房屋改造过程中铅芯叠层橡胶隔震支座(LRB)的参数优化配置问题,并对参数优化后结构的弹塑性进行数值分析和试验研究。选取隔震层的屈重比作为隔震支座的控制参数,建立模型分析隔震层在不同屈重比下结构的基底剪力和隔震层位移。分析表明加层隔震结构的隔震层存在一个最优的参数范围使得结构在地震作用下的响应最小,结构进入塑性后,仍能发挥较好的隔震效果。试验结果表明经参数优化的层间隔震结构随着地震输入幅值的增加,隔震层上部结构的调谐作用越强,其隔震效果越明显,当结构震损后隔震效应依然存在,但隔震效果小于未损伤的模型,与理论相符合。

设芯柱的蒸压加气混凝土砌体承重墙抗震性能试验

通过3片设芯柱的蒸压加气混凝土砌体承重墙足尺试件的低周反复荷载试验,研究了这种组合墙体的破坏过程与特征,以及滞回特性、承载力、变形、刚度退化、耗能等方面的性能,并比较了开洞对墙体性能的影响.试验表明,在蒸压加气混凝土砌体墙中设置芯柱后,对墙体形成有效的约束,使墙体具有很好的极限变形能力,实现裂而不倒,是将蒸压加气混凝土砌块砌体墙用作承重墙体的一种有效抗震构造措施.研究还表明,这种组合墙体变形性能的改善程度与芯柱的设置情况有关;而墙体的抗剪承载力受开洞影响较大,随洞口水平截面积的增大而明显降低.研究结果为蒸压加气混凝土砌块砌体承重墙结构体系的应用提供了试验依据.

砌体结构加固及加层隔震模型的非线性数值模拟

研究砌体结构采用外套预制钢筋混凝土墙板加固以及加层隔震后结构在大震作用下的非线性动力响应。基于通用大型有限元软件ABAQUS建立砌体结构模型、加固结构模型以及加层隔震模型,对这些模型进行大震作用下的动力弹塑性分析。计算结果表明,在大震作用下加固结构较原结构的砌体部分承担的地震响应大大减小,非线性损伤也大大减轻,基底剪力大部分由外套结构承担;加层隔震不但不会加大原有结构的地震作用,反而会削弱下部结构的地震作用,进一步减轻砌体部分的非线性损伤。通过分析表明,砌体结构采用外套预制钢筋混凝土墙板加固技术减轻地震响应和损伤,可以取得良好的加固效果,加层隔震后的加固效果更好,文中提出的加固方法具有良好的应用前景。

北京电视中心主楼巨型框架-支撑钢结构静力弹塑性地震反应分析

北京电视中心为超高层乙类建筑,采用了巨型框架-支撑钢结构体系。介绍了在方案设计阶段对结构体系的调整与优化。利用通用有限元程序MIDAS/Gen对结构在罕遇地震作用下的性态进行了静力弹塑性分析(Pushover分析),介绍了分析模型、分析方法和分析结果。分析结果表明,结构在小震及设防烈度地震作用下基本处于弹性状态,在罕遇地震作用下主结构能够保持较好的工作状态。

老旧住宅中低配筋剪力墙抗震性能试验研究

北京前三门地区有一大批始建于20世纪70年代的混凝土建筑,主要结构形式为鱼骨式剪力墙。由于修建时间早,其混凝土强度和配筋率远低于现行混凝土结构抗震规范要求。为了检验该结构的抗震性能,针对其剪力墙结构的受力特点,制作了4个剪力墙试件。对4个墙体进行了在不同轴压比条件下的拟静力往复加载试验,获得了试件的承载力、刚度和变形能力等数据。试验结果表明,该墙体承载力低,延性差,不满足规范要求,需要进行加固。

缺陷可检修型半灌浆套筒连接拉伸性能试验研究

为解决灌浆套筒的施工质量检测和修补的难题,提出了一种缺陷可检修型半灌浆套筒(defect detectable and repairable half grouted sleeve,DDRHGS)。为了验证DDRHGS连接接头的拉伸性能和修补功能的可靠性,综合考虑有无灌浆缺陷、灌浆缺陷率、是否修补、修补材料种类、钢筋直径等因素影响,设计制作了26组78个连接接头试件,开展了单向拉伸加载试验。结果表明:无灌浆缺陷连接接头试件的拉伸性能可满足相关规范要求;灌浆缺陷率对连接接头试件的拉伸性能影响最为显著,较高的缺陷率会导致钢筋滑移破坏,试件的承载能力和变形能力无法满足相关规范要求;新型套筒灌浆缺陷修补功能整体可靠,48个试件的破坏模式、承载能力和变形能力与无缺陷试件基本相当,同等级灌浆料和植筋胶作为修补材料均可保证其修补质量。

既有结构外套增层隔震加固振动台试验研究

应用外套结构加固方法及加层减振体系的设计方法,对既有14层剪力墙结构进行外套增层隔震加固设计,研究增层隔震对加固效果的影响。建立1/6缩尺结构试验模型,设计橡胶隔震支座,通过调整隔震层刚度完成层间隔震结构与非隔震结构的振动台试验。对比分析隔震与非隔震结构前两阶频率变化,分析隔震与非隔震结构位移、加速度、混凝土应变响应以及破坏现象的区别。结果表明:增层隔震加固体系能够明显延长结构的二阶周期,并有效地控制结构地震响应;外套结构与原结构协同作用良好,均未发生破坏;既有结构外套增层隔震加固设计方法是可行性的。研究为既有结构抗震加固设计提供有益借鉴。

U型金属阻尼器受力性能和数值模拟分析方法研究

首先收集了17个U型金属阻尼器的试验数据,并对采用不同类型钢材的U型金属阻尼器的面内受力性能进行了分析和比较。在此基础上,研究了分别适用于构件层次分析和结构层次分析的U型金属阻尼器精细有限元模型和简化有限元模型的建模方法。结果表明:采用实体单元建立的精细有限元模型,既可较准确地模拟出U型金属阻尼器的荷载-位移滞回关系,又可以较好地反映其微观损伤模式;建议的U型金属阻尼器初始刚度和屈服荷载计算公式预测值与试验结果较接近,且偏于安全,可用于简化模型骨架参数的确定;采用建议的简化有限元模型分析得到的试件荷载-位移滞回曲线与试验结果吻合较好。

采用BRB伸臂桁架的某超高层钢结构抗震性能分析

位于8度区某高度为280m超高层钢结构采用内外筒方钢管混凝土框架-中心钢支撑(部分防屈曲支撑BRB)-伸臂桁架-环带桁架结构体系,共设置了863根普通钢支撑,并在结构底部加强区部分斜撑处和伸臂桁架腹杆处一共设置了104根防屈曲支撑。通过有限元法对普通钢支撑拉压不对称进行分析模拟。结果表明初始几何缺陷对普通钢支撑轴力的影响较大,长细比越大受压承载力下降越显著。采用ABAQUS对该结构进行了动力弹塑性时程分析,对结构在罕遇地震作用下的抗震性能进行了论证分析。结果表明,该结构满足"大震不倒"的抗震设防目标。

加气混凝土墙板抗弯性能研究

为研究各个因素对加气混凝土墙板抗弯性能的影响,6块加气混凝土板进行四分点加载试验。试验结果可得,外挂加气混凝土板以弯剪破坏为主。钢筋与混凝土在较大荷载下发生了粘结滑移现象。钢筋与加气混凝土粘性性能差可总结为以下几个因素,钢筋锈蚀,加气混凝土强度较低,浆体流动性差,钢筋与加气混凝土接触表面积少,无箍筋和光圆钢筋粘结差等因素。最后结合理论分析可知,开裂荷载理论值相比试验值比较保守,具备一定的安全储备。