大厚度湿陷性黄土场地群桩基础负摩阻力分析

文中采用有限元仿真方法,分析群桩的桩土沉降、负摩阻力以及桩身轴力。结果表明,群桩的极限荷载承载力为45 kN,所有桩的桩周土沉降量均随着深度的增加而不断降低。当距桩顶深度小于20 m时,中心桩的桩周土沉降最小;当距桩顶深度大于20 m时,中心桩的桩周土沉降最大。浸水后的角桩、边桩和中心桩的摩阻力分别比浸水前高40%、38%、33%。浸水前,桩身轴力随着桩顶深度的增加呈现不断降低的趋势;浸水后,桩身轴力随着桩顶深度的增加呈现先增加后降低的趋势。距桩顶最远处,浸水后角桩、边桩和中心桩的桩身轴力均高于浸水前的桩身轴力。

CFRP及钢板复合加固震损方钢管混凝土框架结构抗整体性倒塌能力分析

为了研究CFRP及钢板复合加固震损方钢管混凝土框架结构的抗整体性倒塌能力,基于OpenSees开放平台,通过折减材料的刚度和强度模拟地震损伤,建立3榀分别为未加固、中度损伤加固和重度损伤加固的两跨三层方钢管混凝土框架结构数值模型,对其进行低周往复分析,并通过与试验结果对比验证了模型的可行性。对震损加固前后的结构数值模型进行增量动力分析,绘制出结构倒塌破坏阶段的易损性曲线,通过计算结构抗倒塌安全储备系数来评估其抗整体性倒塌能力。结果表明,未加固构件、中度损伤加固构件和重度损伤加固构件的抗倒塌安全储备系数分别为1.8、2.18、2.07,中度损伤加固构件和重度损伤加固构件的抗整体性倒塌能力较未加固构件分别恢复并得到提升21.1%和15.0%,且满足“大震不倒”要求。因此,CFRP及钢板复合加固可以有效恢复并提高震损方钢管混凝土框架结构的抗整体性倒塌能力。

基于桩土相对位移特征的深厚湿陷性黄土地区桩基承载力计算方法

湿陷性黄土地层桩基中性点不易准确把握,会导致部分工程实测负摩阻力高于规范参考值。针对这一问题,本文基于现场浸水试验,提出一种依据湿陷性土层厚度确定桩基负摩阻力分布新方法——相对位移法,并进行了验证。结果表明:浸水试验场地累计沉降随着深度的增大而减小,深度为0~15 m时土体湿陷较为充分,15 m处接近饱和自重应力界限,15 m以下土层湿陷不充分,土中竖向应力增长幅度较小,22 m以下土层基本不发生湿陷;经验参数法与相对位移法计算得到的桩基承载力分别为2 926.5、3 251.6 kN,相对位移法得到的桩基承载力更能反映桩基承实际载能力,用于深厚湿陷性黄土地区桩基设计能兼顾安全性与经济性。

Uniform-risk-targeted seismic design for collapse safety of building structures

Seismic design should quantitatively evaluate and control the risk of earthquake-induced collapse that a building structure may experience during its design service life.This requires taking into consideration both the collapse resistant capacity of the building and the earthquake ground motion demand.The fundamental concept of uniform-risk-targeted seismic design and its relevant assessment process are presented in this paper.The risks of earthquake-induced collapse for buildings located in three seismic regions with the same prescribed seismic fortification intensity but different actual seismic hazards are analyzed to illustrate the engineering significance of uniform-risk-targeted seismic design.The results show that with China's current seismic design method,the risk of earthquake-induced collapse of buildings varies greatly from site to site.Additional research is needed to further develop and implement the uniform-risk-targeted seismic design approach proposed in this paper.

基于Pushdown分析的RC框架抗连续倒塌承载力研究

目的分析了典型钢筋混凝土框架的抗连续倒塌承载力规律,为抗连续倒塌设计和研究提供参考.方法采用非线性静力Pushdown方法,对不同抗震设防烈度的非整体现浇板框架和整体现浇板框架的抗连续倒塌承载力进行了分析和对比.结果层间不均匀内力是导致多层框架梁共同作用时相对承载力偏低的原因.梁机制和悬链线机制作用下框架结构的抗倒塌承载力分别由框架梁的抗弯承载力和抗拉承载力决定.结论抗震设计增强了框架在梁机制作用下的抗连续倒塌承载力,而对悬链线机制作用下的抗连续倒塌承载力提高有限.楼板显著增强了框架在梁机制作用下的抗连续倒塌承载力,而对悬链线机制作用下的抗连续倒塌承载力的增强效果则取决于参与工作的楼板宽度.

考虑抗倒能力的砌体结构震害预测

以往对砌体结构的抗震鉴定或震害预测方法没有考虑构造柱、圈梁等抗震措施对增强砌体结构抗倒能力的影响,使得在高烈度下的鉴定或震害预测结果多为倒塌,这与震害实际不符合。实际在高烈度区,有一些砌体结构并没有倒塌。本文按照杨玉成等[1]提出的用抗倒增强系数修正楼层综合抗震能力指数方法,将抗倒增强系数的取值推广到不同工况;提出地震烈度为Ⅹ度时烈度影响系数为4.0;推演了杨玉成等提出的用综合抗震能力指数表示的震害预测判别标准。按此法进行了24栋建筑的分析,震害预测结果显示考虑抗倒能力的方法适用于高烈度下的砌体结构震害预测,简单易用,符合震害实际。

乡镇中小学校舍抗震抗倒安居安学设防目标——汶川地震北川擂鼓镇中小学校舍震害原因探究

汶川地震中,在10度区擂鼓镇调查到7幢校舍,6幢有不同程度的破坏,均裂而不倒,1幢局部倒塌,探究原因主要是抗震构造措施和抗震能力不同。实例表明,乡镇中小学教学楼采用构造柱圈梁抗震体系,单边外走廊的3层砖砌体房屋,平面布置合理的,可达到大震不倒的安居安学设防目标。本文将楼层综合抗震能力指数发展为抗倒能力指数,用以判别多层砌体房屋的抗倒能力,可实施其抗倒设计。

钢筋混凝土框架结构连续倒塌的竖向非线性动力分析

结构的连续倒塌分析(PCA)是结构抗连续倒塌能力定量评定和抗连续倒塌设计的基础,已成为当前国内外土木工程界的热点研究领域。本文基于备用荷载路径原理,采用考虑构件失效时长的竖向非线性动力分析方法,对钢筋混凝土平面框架结构进行了竖向连续倒塌分析,根据损伤结构的反应判断剩余结构能否抵抗连续倒塌,分析中考虑了将同一轴线不同楼层的框架柱逐根移除和将同一轴线所有楼层的框架柱同时移除这两种情况对结构倒塌失效模式的影响,探讨了失效时长对结构动力响应的影响,发现构件失效时长对剩余结构的响应有重大影响。研究表明,竖向非线性动力分析方法是结构抗连续倒塌设计与抗连续倒塌能力分析的一种有效方法。

湿陷性黄土中成孔方式对桩基承载力影响试验研究

为了研究黄土地区成孔方式对桩基承载特性的影响,依托永寿至咸阳高速公路工程,对两个试验区4根试桩进行了静载试验,分析研究了不同成孔方式下桩基荷载传递规律。研究结果表明:成孔方式对桩基承载特性影响较大,黄土地区旋挖钻孔灌注桩承载力高于泥浆护壁循环钻孔灌注桩;循环钻孔灌注桩在成孔时需泥浆护壁,桩侧形成的泥皮会严重影响桩侧土体摩阻力的发挥,桩侧极限摩阻力值较小,桩端承担桩顶荷载比例较高;浸水后湿陷性黄土结构破坏,单桩承载力较原始状态有所下降;由于上覆黄土层湿陷量较小,浸水状态下桩侧土体并未产生负摩阻力。

设计因素对RC框架结构地震易损性的影响

考虑到结构抵抗地震作用的机制为结构和地震动的不确定性与非线性相互耦合的过程,采用增量动力分析(IDA)考虑地震动的不确定性,选取16条地震动记录,基于OpenSEES的有限元建模理论对13榀平面RC框架结构进行基于IDA方法的地震易损性分析,分别讨论轴压比、高宽比、混凝土强度以及纵筋强度等结构参数对RC框架结构抗震性能的影响。结果表明:柱轴压比对结构抗震性能的影响显著,而高宽比对结构抗震性能的影响不明显;在保证柱轴压比相近的前提下,提高柱混凝土强度能够提升结构的抗震性能;相同地震作用下梁柱配置纵筋强度较高的框架结构达到立即使用(IO)状态和生命安全(LS)状态的概率较配置纵筋强度较低的大,配置纵筋强度较高的框架结构较配置纵筋强度较低的表现出更好的抗倒塌能力。

非饱和–饱和状态下黄土地基中灌注桩承载性能的研究

通过黄土地区大量的室内取样试验、现场桩基荷载浸水试验资料的分析与研究,揭示了黄土在含水率递增过程中抗剪强度的变化规律、非饱和–饱和状态下桩侧摩阻力的发展变化以及桩端在砂层、卵石及黄土条件下的附加沉降变形,建立了黄土地区桩侧摩阻力和单桩承载力的经验公式,供岩土工程技术人员在实际工程中参考使用。

应变率对钢筋混凝土框架结构地震作用下灾变过程影响研究

开发了ABAQUS显式用户材料子程序VUMAT,该程序可以考虑材料应变率效应的影响。通过对钢筋混凝土柱的动态和静态加载试验进行模拟,验证了子程序的可靠性。通过对某四层钢筋混凝土框架结构进行增量动力时程分析,研究了材料的应变率效应对结构最大顶点位移、最大基底剪力、最大层间位移、结构的能力曲线、结构的抗倒塌能力和倒塌模式的影响。研究表明,考虑材料的应变率效应后,结构的最大顶点位移和最大层间位移大多数情况下会减小,结构最大层间位移的应变率效应更为明显;当地震波增强到使结构接近于发生倒塌时,结构的最大顶点位移和最大层间位移均明显减小;随着地震波强度的增强,应变率对结构响应的影响趋于明显;结构的抗倒塌能力有一定程度的提高,但连续性倒塌过程基本不变。

不同设防烈度下RC框架结构的抗侧向倒塌能力

地震作用下建筑结构的抗侧向倒塌能力是抗震性能评价的基础。选取4个结构整体性能参数作为结构抗侧向倒塌能力评价指标,分别为结构强屈比、超强系数、延性系数和延展系数。按中国现行规范设计了12个RC框架结构,考虑侧向力分布形式和设防烈度的影响,采用Pushover方法对结构进行计算,并根据能力曲线和结构整体性能参数对结构抗侧向倒塌能力进行评价。结果表明:结构整体性能参数能从强度储备和变形能力两个方面对结构抗侧向倒塌能力进行分析;随着设防烈度和结构高度的提高,侧向力分布形式对结构抗侧向倒塌能力的影响增大;设防烈度对结构强屈比和结构延展系数的影响较小,对结构超强系数和结构延性系数的影响较大;随着设防烈度的提高,结构超强系数减小,而结构延性系数增大。

多孔砖砌体墙片的抗震性能试验研究及抗倒塌能力分析

对 DS型多孔砖砌体墙片进行了低周反复水平荷载作用下的试验 ,分析了墙片的破坏特征 ,得到了墙片的骨架曲线、延性系数、变形能力及刚度衰减规律等 ,提出了墙片抗剪承载力及变形计算公式 .根据墙片的等效弹性反应分析了墙片的抗倒塌能力 ,表明带构造柱圈梁墙片具有足够的抗倒塌能力 .

隔层桁架式立体停车结构地震倒塌易损性分析

采用基于增量动力分析的易损性分析方法定量地评估了隔层桁架式立体停车结构的抗地震倒塌能力.分析了结构在地震作用下的倒塌过程、倒塌机理,对结构在单向和双向地震作用下的抗地震倒塌能力进行了对比,并比较了不同层数结构的抗倒塌能力及安全储备系数.结果表明,该类型结构具有良好的抗地震倒塌性能,底层是结构抗倒塌薄弱层;随结构层数的增加倒塌概率增大、抗震能力减弱,但抗倒塌安全储备系数并不是随结构层数的增加而不断减小.建议针对该类型立体停车结构的设计可以考虑突破现行建筑结构规范高宽比的限值.

基于性能设计的钢筋混凝土框架结构易损性分析

根据我国新抗震规范对7度区的钢筋混凝土框架进行基于性能的结构设计,采用OpenSees建立相应的结构非线性分析模型,进行多地震波作用下的结构增量动力分析和结构易损性分析。分析结果表明:在同一地震动强度作用下,性能要求越高的结构超越规定的极限状态的概率越小,其抗倒塌储备系数CMR值越大;大震作用下,结构的倒塌概率满足美国ATC关于"大震不倒"的设防要求,巨震作用下,高性能的结构倒塌概率明显比其他结构低;但用美国ATC单一的评价指标,本文七层框架按低性能水平设计的结构抗倒塌储备系数CMR值不能满足要求;因此如何针对我国规范的性能水平,建立对应的CMR评判多指标体系,应是当前亟待解决的问题之一。

近断层脉冲型地震动作用下RC框架结构抗整体性倒塌能力分析

首先,简要分析了近断层脉冲型地震动的产生原因及主要特征,讨论了基于峰值-峰值速度脉冲和正则累积平方速度指标的有明显脉冲地震动记录选择方法。进而,选择一榀六层三跨钢筋混凝土框架结构为研究对象,以非线性有限元软件OpenSees为平台,选择20条有明显脉冲的近断层地震动记录,以结构基本周期对应谱加速度S_a(T_1)为强度指标调整原始地震动记录,并对结构进行增量动力分析(Incremental Dynamic Analysis,IDA),以结构最大层间位移角θ_(max)和楼层最大层间位移角θ_(max,i)等为损伤指标,统计分析IDA结果,得到近断层脉冲型地震动记录下的IDA曲线,进而利用IDA结果,评估了结构的抗整体性倒塌能力。同时,也选择20条远场地震动记录进行同样分析以进行比较。结果对比表明:在地震动强度指标相同时,近断层脉冲型地震动更容易引起结构的破坏;近断层脉冲型地震动作用下结构的抗倒塌能力低于远场地震动作用下结构的抗倒塌能力;近断层脉冲型地震动作用下结构底层的塑性变形相对更加集中。

群落生土建筑的抗地震倒塌加固措施

目前我国仍存在大量生土建筑房屋,其中不乏以群落形式存在的民居。为了保护居民的生命安全和历史文化遗产,亟需提高该类房屋的抗地震倒塌能力。针对群落生土建筑的特点,本文提出了采用薄壁型钢条带加固生土墙体并采用角钢加固屋盖和独立柱的加固方案,该方案便于施工且节约成本。为验证加固方案的有效性,选取一典型生土建筑,通过数值仿真动力计算方法进行地震倒塌过程分析,对比分析其在加固前后的响应,结果表明,采用本文提出的加固措施能显著提高生土建筑的抗地震倒塌能力。

CFRP加固震损钢筋混凝土框架结构的抗整体性倒塌能力分析

首先介绍了CFRP加固受损钢筋混凝土柱的数值模拟方法,通过OpenSees软件进行了建模分析,数值模拟结果与试验结果的对比验证了该数值模型的有效性;其次,对一6层钢筋混凝土框架以受极罕遇地震影响进行预损,采用损伤指数和折减系数的方法建立震损钢筋混凝土框架的分析模型,并选择5种不同的CFRP加固方案对其进行加固;最后,对CFRP加固的震损RC框架进行增量动力分析。定量的评价了CFRP加固震损RC框架的抗整体性倒塌能力和抗倒塌安全储备。结果表明:CFRP加固能有效提高震损钢筋混凝土框架结构的抗震性能。加固部位的选择对加固效果的影响很大,在所选用的5种CFRP加固方案中,对底层及第2层的梁柱进行加固的方案对提高震损钢筋混凝土框架的抗整体性倒塌能力效果最佳。

超长隔震结构抗震性能与抗倒塌能力研究

采用增量动力分析(Incremental Dynamic Analysis,IDA)方法,得到了整体式与多塔式超长隔震结构进入各破坏状态的地震峰值加速度,分析了结构的抗震性能与抗倒塌能力。IDA分析结果表明:与多塔结构相比,整体式结构更易发生破坏,所以多塔结构的抗倒塌能力略强于整体结构,但两个结构在设计大震下的倒塌概率都小于5%,可以认为能达到大震不倒的安全要求。