Probability-Based Seismic Performance Evaluation for Buildings

Recent developments in earthquake engineering indicate that probabilistic seismic risk analysis (PSRA) is becoming increasingly useful for the evaluation of structural per-formance in accordance with building codes. In recent years, the field of seismic resis-tance design has been undergoing a critical shift in focus from strength to performance. However, current earthquake resistant design procedures do not relate building performance to probability. A lack of sufficient empirical data has highlighted gaps in this research. This study integrated results from the analysis of structural fragility and seismic hazard in Taiwan to perform PSRA to examine the effectiveness of building code in mitigating the risks associated with earthquakes. Factors taken into account included the effect of construction materials, building height, and building age. The results of this study show that the probability of exceeding damage associated with the CP level in buildings of light steel, pre-cast concrete, and masonry, exceeds 2%. These buildings fail to meet the performance objectives outlined in FEMA-273.

变滞回性能阻尼器的抗震性能及其在RC排架墩中的应用

为了实现分级保护主体结构同时减小传统耗能阻尼器在强震作用下的残余变形的目的,提出一种基于形状记忆合金(shape memory alloy,SMA)板环的新型变滞回性能阻尼器(variable hysteresis performance damper based on shape memory alloy,SMA-VHD)。首先阐明了新型阻尼器的基本构造,揭示了其变滞回性能工作机理和自复位原理。通过对SMA板材进行材性试验确定了SMA板材的关键性能参数,进而建立阻尼器精细化有限元模型,系统研究阻尼器的滞回性能及参数影响规律。最后将新型阻尼器应用于RC排架墩中,通过动力时程分析研究附加阻尼器桥墩结构的分阶段抗震性能。研究结果表明:SMA板材应力应变关系呈“旗帜型”,具有良好的自复位能力;SMA-VHD滞回曲线呈现明显分级平台,随着阻尼器变形的增加,其滞回曲线由饱满的矩形变为具有自复位功能的“旗帜型”,表明该阻尼器具有变滞回性能的特性;将SMA-VHD应用到RC排架墩中,可有效实现结构的分级抗震,提高桥墩结构的抗震性能水平。

某中庭大开洞超B级复杂高层结构设计与分析

某办公楼,房屋高度为198.85 m,采用框架-核心筒结构体系,属于超B级高度的超限高层。为此,在建筑方案设计阶段,尽量减少平面和竖向不规则项。但由于建筑采光及通风需要,中庭采用比较少见的通高开大开洞平面布置形式,并在洞口四周布置剪力墙,形成核心筒内筒,同时针对中庭大开洞影响,进行多方案计算比较分析。在结构设计过程中,使用两种不同的计算软件进行小震作用下弹性计算分析,并对计算结果进行对比分析。综合各种因素,抗震性能目标取为C级,按照C级目标进行中震、大震下分析计算。依据大震下主体结构的具体损伤情况,对薄弱部位采取加强措施。计算结果表明,关键构件均能达到预先设定目标,结构安全可靠,可为同类型项目结构设计提供思路和参考。

基于易损性曲线的斜拉桥横向抗震性能评估

针对斜拉桥在E1、E2两水准设防地震作用下横向抗震性能的合理评估问题,采用增量动力分析方法(IDA)从构件和结构体系两个层面构建了背景工程的概率地震易损性曲线,研究了背景工程在两水准设防地震作用下出现轻微、中等、严重等3类损伤状态时的超越概率水平,以此评估斜拉桥的横向抗震性能。研究结果表明:在构件层面上,主塔、拉索、过渡墩和辅助墩在两水准设防地震下出现3类损伤状态的超越概率均低于40%,且大部分低于30%,而球型钢支座出现中等损伤的超越概率最大超过50%,是全桥横向抗震薄弱环节;在体系层面上,不论是一阶界限法还是二阶界限法,结构的损伤超越概率均明显高于各构件,且在两水准设防地震下发生中等损伤的概率最高(E2地震下一阶和二阶界限法最高分别达88.77%和85.22%),而严重损伤的发生概率低于40%。

日本建筑结构技术者协会性能设计与性能选单回顾及展望

主要介绍JSCA性能设计部会从1997年创始至2010年为止的研究成果之一性能选单手册,以及之后展开的性能设计相关的研究和课题。JSCA性能设计和性能选单的内容包括:明确性能需求,设定目标性能,评价性能,表达设计性能。性能选单中划分了不同的性能等级,以建筑基准法的规定作为建筑所需的最低限性能等级(标准级),在此之上设定更高的性能等级(高级、特级)。通过本文可以系统了解JSCA性能设计的演变过程。

与业主共同营造安全安心的建筑:性能设计

从1995年兵库县南部地震到2016年熊本地震的约20年时间里,巨大地震不断给日本社会造成损失。与此同时,抗震技术也在进步发展。但在实际设计中,结构技术人员受到1981年确立的新抗震设计方法的束缚,对于建筑在巨大地震中的状态和业主之间还缺乏沟通。通过与业主对话,共同设定建筑目标性能,共同营造安全安心的建筑,是结构技术人员应该追求的目标。

抗震构造等级问题探讨

通过《高层建筑混凝土结构技术规程:广东省标准DBJ/T 15-92—2021》[1]与《建筑抗震设计规范(2016年版):GB 50011—2010》[2]、《高层建筑混凝土结构技术规程:JGJ 3—2010》[3]抗震构造等级确定原则的对比分析,指出文献[2]和文献[3]的三大原则——“设防烈度原则”“、高度原则”和“构件原则”没有一个原则是统一执行的;基于“R-μ规律”进一步指出“设防烈度原则”不遵循“R-μ规律”、“高度原则”与“R-μ规律”背道而驰的原则缺陷,而“构件原则”相关的调整则存在双重破坏“R-μ规律”、不同柱构件安全度不同及跨越“临界值”时出现不合理的突变等问题。详细介绍了文献[1]抗震构造等级方面的规定及设计思想,说明和论证了其构造等级与性能水准对应的原则基本完全遵循了“R-μ规律”,且在合理评估风险与投资的平衡上,有更好的灵活性。根据《建筑与市政工程抗震通用规范:GB 55002—2021》[4]性能要求的规定精神,对文献[1]确定抗震构造等级的执行方式提出了建议解决方案。

2021年版日本抗震性能化设计手册解读1:抗震性能等级“简易法”的适用范围及判定标准

2021年版《JSCA性能设计手册》提出了一个简单方法来确定中低层建筑的抗震性能等级。展示了该方法的应用范围,并解释了用于确定抗震性能等级的保有水平承载力的新概念。

以令人安心的建筑为目标的JSCA性能设计:抗震性能篇

日本《建筑基准法》只是规定了保护人类生命的最低水准的抗震性能,这往往不足以满足地震后维持建筑物功能和业务连续性的需求。如果建筑物抗震性能不同,即使是遭遇相同的地震,地震后建筑物的状态也会不同。为了满足业主的多样化需求,有必要通过与业主沟通,明确相应的抗震性能目标,进行性能设计。本文展示了地震大小与建筑物受损程度之间的关系,建筑的震后受损程度以及性能设计的流程,最后提供了性能选单表和性能诊断表供设计人员参考使用。

2021年版日本抗震性能化设计手册解读4:设计案例验证判定标准——钢筋混凝土结构与钢结构的设计案例

为了建立中低层建筑的抗震性能判定标准,收集了31m以下的钢筋混凝土和钢结构建筑的设计案例。通过16栋钢筋混凝土建筑和12栋钢结构建筑验证了抗震性能判定标准。

2021年版日本抗震性能化设计手册解读5:设计案例验证判定标准——设计案例的比较分析(一)

经过验证证明,通过实力Ds和Qe对应的层间位移角所判定的抗震性能等级,与时程反应分析的抗震性能等级基本一致。

2021年版日本抗震性能化设计手册解读6:设计案例验证判定标准——设计案例的比较分析(二)

JSCA提出了判定建筑物抗震性能等级的标准。为了判定抗震性能等级,采用了建筑设计中通常采用的容许应力计算法和极限水平承载力法的结果。使用实际设计的建筑和JSCA出版物中的设计实例对所提出的标准进行了验证。具体来说,使用质点系模型的非线性时程反应分析来验证和分析所提出的标准的有效性。

2021年版日本抗震性能化设计手册解读7:基于单质点模型时程反应分析对判定标准的验证

采用单质点模型进行地震时程反应分析,并通过响应位移角验证基于抗震性能等级“简易法”的判定标准值的有效性。

2021年版日本抗震性能化设计手册解读8:基于多质点模型时程反应分析对判定标准的验证

使用多质点模型对中低层钢筋混凝土建筑和钢结构建筑进行了地震时程反应分析。结果表明,由响应值确定的地震等级与由“简易法”评价的地震等级相当。

2021年版日本抗震性能化设计手册解读9:基于极限承载力计算的响应值对抗震性能判定及判定标准的验证

提出了利用承载力曲线的响应点判定抗震性能的简易方法。该方法无需进行地震时程反应分析,只利用传统的静力计算结果,判定抗震性能。同时还验证了JSCA抗震性能篇“简易法”判定标准的合理性。

大跨度钢桁架在刚接连体结构中的设计探究

厦门某复杂超限高层,同时具有扭转不规则、楼板不连续、刚度突变、尺寸突变、构件间断和承载力突变等6项不规则项。单塔平面为“L”形,在19层~23层通过42 m跨度的钢构连廊连接为一体。高位大跨度钢桁架在连体结构中,主要协调了不同塔楼间的受力及变形。文章着重分析高层高位刚接连体结构中大跨度连接钢桁架的结构选型,小震、中震、大震、温度应力等受力工况下的内力分析、节点有限元分析、构件加工、吊装、运维的检修条件、强腐蚀环境下的防腐措施等内容,确保大跨度钢桁架在高位连体结构中从设计、施工到竣工后的全过程安全使用要求。

基于性态的抗震设计理论和方法的研究与发展

基于性态的抗震设计理论和方法是目前世界各国学术界和工程界广泛关注的课题。本文从性态设 计的理论框架、地震设防水准、结构抗震性态水准、结构抗震设计方法等四方面评述了国内外的研究和 发展状况，并提出了若干值得重视的问题。

钢筋混凝土结构基于地震损伤性能的设计

本文结合我国地震设防水准，在国内外有关地震损伤大量研究结果的基础上，提出了钢筋混凝土结构地震损伤的“三水准”性能目标；其次，对于剪切型钢筋混凝土结构，提出了结构层间柱－压弯构件三线性恢复力模型参数确定和地震损伤计算方法；第三，提出了地震损伤直接验算和将地震损伤验算归结为变形验算的钢筋混凝土结构地震损伤性能设计方法；最后，通过设计例题说明了本文方法应用的可行性。

基于结构功能设计理论的发展综述

基于结构功能的设计理论是 90年代国际上提出的新概念 ,是抗震设计理念上的一次变革 .本文阐述了结构功能的设计理论产生的背景、基本思想、主要特点以及研究现状 ,指出了结构功能的设计理论对推动土木工程学科发展的重要意义 .

框架结构基于性能的抗震设防目标和性能指标的量化

针对我国现行抗震规范中,地震作用水平从多遇地震到罕遇地震的超越概率相差较大的现状,提出中小震的地震作用水平,取其50年内的超越概率为40%;对结构性能水平进行细化,划分"五档"性能水平,结合4个地震作用水平,建立14个结构抗震性能目标和"四水准"的抗震设防目标。在统计分析国内外215个钢筋混凝土框架(柱)试验数据的基础上,建立结构在地震作用下处于暂时使用和修复后使用性能水平的量化指标。通过算例,对3种不同高度的规则框架分别按照小震和中小震进行抗震设计,并进行反应谱法和时程分析,结果表明按现行规范"小震不坏"进行设计的结构,不一定能保证"中震可修",而按照"中小震"进行结构抗震设计,可以保证"中震可修"。