考虑填充墙平面刚度分布的RC框架结构抗地震倒塌能力研究

为研究填充墙对RC框架结构抗震性能的影响,以汶川地震中发生倒塌的漩口中学教学楼A为原型,基于ABAQUS软件建立了有限元模型,对结构底层各柱的剪力进行分析,发现由于填充墙的布置使得结构平面刚度分布不均,造成地震剪力在各榀框架之间分布不均匀。为了定量地考虑平面各轴线刚度分布对结构抗震性能的影响,设计了4个沿轴线各榀填充墙框架不同刚度分布的结构模型,通过IDA(增量动力分析)分析对比评估4个模型的抗地震倒塌能力。结果表明:平面刚度均匀分布的结构模型倒塌概率最低,具有良好的地震韧性;当某轴线的刚度高于平面各轴线平均刚度的30%时,结构的倒塌概率大幅提高,抗倒塌安全储备不足,建议在设计中平面各轴线的刚度不应超过此限值。

增量动力分析方法在高层建筑结构抗地震倒塌可靠性评估中的应用

随着城市化进程的加快,高层建筑已成为城市建设的普遍方式。为确保高层建筑的安全,应对建筑结构的抗地震倒塌能力加以评估。传统的评估方法仅从建筑结构的整体性加以考虑,从而造成评估结果存在一定的误差,无法对建筑物的抗地震倒塌能力进行精确评估。基于此,文章以增量动力分析法进行可靠性评估,首先,计算高层建筑结构的抗地震倒塌储备系数。其次,通过增量动力分析法对高层建筑结构的抗地震倒塌能力进行可靠性评估。最后,通过实验与仿真进行可信度分析、准确度分析以及评估时间消耗分析。实验分析结果表明,增量动力分析法的可靠性评估结果可信度极高,评估准确度较高,评估工作所消耗的时间较短,具有极高的实际应用价值。

基于钢筋混凝土框架结构抗地震倒塌估计的输入地震动选取方法研究

结构抗地震倒塌(简称抗倒塌)估计是新一代性态抗震设计的重要内容,如何选取少量代表性地震动准确评估结构抗倒塌能力是近年来地震动选取引人关注的研究之一。文章采用增量动力分析法(简称IDA)研究了与结构抗倒塌估计相关的两个地震动强度指标:地震持时和0~10 s周期的位移谱平均值;并基于此提出了基于分层抽样的地震动选取方法;最后通过对多个混凝土框架结构(RCF)抗倒塌能力的分析,验证了文章方法的有效性,并给出了合理估计结构抗倒塌能力的地震动最小数量。

考虑框架抗侧力贡献的联肢钢板剪力墙抗地震倒塌性能研究

联肢钢板剪力墙结构中连梁对墙肢的耦联作用可提高结构的抗倾覆能力,传统设计方法中假定层间剪力完全由剪力墙板承担,剪力墙板边框的抗侧能力仅作为结构的超强储备。当此超强储备与结构设计中其他超强因素叠加时,结构的用钢量增加、经济性降低。为充分利用墙板边框和连梁耦联作用的抗侧力贡献,该文介绍了以抗侧能力超强度为参数的联肢钢板剪力墙塑性设计方法。为验证设计方法的有效性,设计不同墙板宽高比和连梁承载力的钢管混凝土框架-联肢钢板剪力墙原型结构,进行静力推覆分析和增量动力分析,研究原型结构的屈服机制和抗地震倒塌性能。结果表明:按照文中方法设计的钢管混凝土框架-联肢钢板剪力墙结构屈服顺序合理,可实现多道设防的抗震目标。在同等强度的地震作用下,结构的倒塌概率随墙板宽高比的增大而增大,连梁承载力对倒塌易损性曲线影响较小。结构的倒塌储备系数随层数或墙板宽高比的增大而减小,受连梁承载力的影响较小。各原型结构在罕遇地震下的倒塌概率小于10%,满足大震不倒的设防目标。

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。

基于推覆分析的RC框架地震倒塌易损性预测

基于倒塌率的结构倒塌易损性分析是目前评价结构抗倒塌能力最合理的方法。但是,目前基于增量动力分析(IDA)的倒塌率分析方法,工作量和实施难度大,很难直接用于工程设计,因此有必要研究便于工程应用的新方法。本文基于18个典型多层RC框架结构的IDA倒塌率分析和静力推覆分析,发现RC框架在大震下的倒塌率及抗倒塌安全储备(CMR)与静力推覆得到的结构位移安全储备之间存在较好的相关关系。依据此关系,建议了保证大震倒塌率的推覆位移安全储备,并通过9个RC框架结构算例进行了验证。本文方法简单易行,可供规则多层RC框架结构抗倒塌设计参考。

ANSYS二次开发功能及其在双层高架桥墩地震倒塌仿真分析中的应用

文章基于ANSYS二次开发,研究地震作用下城市双层高架桥墩的倒塌仿真分析。介绍了该文所用到的相关ANSYS二次开发功能、研究内容、方法及项目设计思想。研究表明,这一思想方法充分利用了已有的大型有限元软件的强大功能,降低了开发周期,减少了重复工作。程序的后期维护工作也得到极大的简化,从而保证了程序的稳定性和可靠性。

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.

钢筋混凝土框架结构的地震倒塌反应

本文研究了钢筋混凝土框架结构在强烈地震作用下的倒塌反应。文中对结构处于不稳定状态(下降段)时的动力反应进行了讨论。通过实例计算,着重讨论了在强烈地震下结构不稳定状态对结构反应的影响以及在不稳定状态下结构强度、变形和延性等各方面的特性。此外,还探讨了极限曲率延性比和强度降低率在结构地震倒塌反应中的应用。

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。

钢筋混凝土框架—核心筒结构模拟地震倒塌试验研究

钢筋混凝土框架-核心筒结构是高层建筑结构中常用的结构形式。如何有效地探寻此类结构体系在强震作用下的倒塌机理是目前高层及超高层结构抗震性能评估的核心问题之一。设计了1:15的框架-核心筒结构模拟地震振动台试验,该结构底层一个角柱由千斤顶代替,通过千斤顶卸载模拟结构角柱破坏在地震作用等偶然作用下的破坏;再输入31个地震工况直至结构倒塌破坏,模拟角柱失效后结构在地震中的破坏以及倒塌过程。试验分析表明,底层柱的失效加剧了地震作用破坏的集中效应,底层竖向构件严重破坏并最终导致结构倒塌。

基于局部谱形状指标调整结构抗地震倒塌能力的预测结果

选择合适的地震动记录是结构抗地震倒塌性能评估中很有挑战性的一个课题。如果对每个工程结构都根据其场地特点和结构特点选取一组地震动进行地震抗倒塌能力分析,则选波工作量和难度太大,难以在工程中广泛应用。因此,本文提出了局部反应谱形状指标SSI(spectral shape index),并给出了基于SSI的结构抗地震倒塌能力预测结果的调整方法,即通过一组标准的地震动记录对建筑进行倒塌分析,再将抗倒塌能力的结果根据建筑的目标反应谱进行调整,用调整后的结果来评价该建筑的抗倒塌能力。最后,通过3个典型的多层钢筋混凝土框架结构验证了该方法的可行性。

模型参数不确定性对结构抗地震倒塌能力影响的定量估计

以设计基准期内地震倒塌的概率作为工程结构抗震设防的目标,已经成为国际抗震领域研究的重要方向,而预测结构地震倒塌概率时应充分考虑结构参数不确定性的影响。为此,本文以RC框架结构为基本研究对象,基于非线性动力时程分析,采用IDA方法和中心点法,估计模型参数不确定性对RC框架结构抗地震倒塌能力的影响。结合4个RC框架结构算例,分析了结构在地震作用下抗倒塌能力对10个主要模型参数的敏感性。分析表明,源于模型参数的不确定性bMDL对抗倒塌能力的影响可达到地震动不确定性bRTR的50%～65%,应予以合理考虑。其中,结构抗倒塌能力对混凝土极限强度fu、混凝土极限压应变eu的取值最为敏感。

基于倾斜摄影的城市建筑群地震倒塌情境可视化

城市建筑群地震倒塌情境可视化对震前救援演习与救援预案制定、震后救灾效率提升等具有重要意义。为此,本文提出了基于倾斜摄影的城市建筑群地震倒塌情境可视化方法,重点针对倒塌建筑的动态可视化开展研究,包括:(1)基于历史震害资料,归纳总结了城市建筑可能发生的5种典型倒塌类型,并提出了倒塌建筑运动轨迹数据映射方法;(2)基于OpenSceneGraph的粒子系统提出了倒塌建筑的烟尘效果可视化方法。基于上述研究,以深圳宝安区为例开展了案例分析,结果表明,本研究提出的可视化方法可以实现城市建筑群地震倒塌情境的高真实感可视化,能够为城市防灾管理提供重要参考与技术支撑。

人字形中心支撑钢框架抗地震倒塌富余度研究

为了对人字形中心支撑钢框架的抗地震倒塌安全性进行评价,本文基于结构影响系数设计了7度抗震设防的5个结构算例;以倒塌富余度为衡量指标,采用FEMA P95抗地震倒塌安全性评估体系对其进行了研究。结果表明:7度抗震设防人字形中心支撑钢框架具有足够的抗地震倒塌能力,能提供足够安全的使用空间;进一步的研究表明,结构具备比"大震不倒"更强的抗地震倒塌能力,能够"特大地震不倒",对结构抗震性态设计有一定参考价值。

K形偏心支撑钢框架抗地震倒塌概率研究

采用增量动力分析方法基于FEMA P695抗地震倒塌安全性评估体系,对按我国现行规范设计的8度抗震设防K形偏心支撑钢框架的抗地震倒塌能力进行了研究。结果表明:8度抗震设防K形偏心支撑钢框架,在"大震"作用下,其个体结构倒塌概率小于20%,群体结构(结构类型)倒塌概率小于10%,可提供安全的使用空间,并且结构的CMR随结构层数(高度)增加而减小,因而对高层结构的抗地震倒塌安全性应引起重视,采取更有力的措施防止其在强烈地震下发生倒塌。

建筑结构防地震倒塌性能设计

定量评价结构的防地震倒塌性能对于降低地震下人员伤亡和经济损失具有非常重大的意义。国际上,美国等已将结构防地震倒塌性能定量评价纳入到相应的设计指南中。为此,中勘协《建筑结构抗震性能化设计标准》亦将引入防地震倒塌设计,这对提升我国工程建设的地震安全性能具有非常重要的意义。首先从分析方法、倒塌判别准则、倒塌风险评价方法三方面简要介绍了《建筑结构抗震性能化设计标准》中防地震倒塌性能设计的相关规定。进而通过两个典型案例,即中美规范设计结果对比、单重和双重结构体系对比,详细介绍了防倒塌性能设计方法在工程建设中的实际应用。

钢支撑加固既有丙类框架结构抗地震倒塌能力

针对某既有混凝土框架结构使用功能改变,设防类别由丙类提高为乙类导致结构抗震性能不足的问题.在不提高框架抗震等级的前提下,采用钢支撑进行加固,研究了支撑数量、布置方式对结构抗震性能的影响并得到最佳加固方案.借助软件EPDA对加固后结构进行了动力弹塑性时程分析,采用IDA方法研究了加固前后结构的抗倒塌能力.研究结果表明:采用部分柱包钢、钢支撑复合加固后结构抗倒塌能力满足乙类结构设防要求,可以不考虑设防类别提高造成的抗震构造上的不足,加固工作量大大降低.

偏心支撑钢框架抗地震倒塌富余度研究

按中国规范设计了有代表性的8、9度抗震设防的偏心支撑钢框架共计24个,采用增量动力分析倒塌分析方法,以倒塌富余度为衡量指标,按照FEMA P695评估体系对该结构体系的抗地震倒塌安全性进行研究。结果表明:K形、V形偏心支撑钢框架满足FEMA P695对倒塌富余度的要求,拥有必要的抗地震倒塌能力;结构倒塌富余度随结构层数(高度)增加而减小,高度越大的结构抗地震倒塌性能越差,遭遇强烈地震时倒塌概率越大;在遭受各自对应的罕遇地震时,8度设防区的结构比9度设防区的结构拥有更大的倒塌富余度,倒塌风险更低;V形偏心支撑钢框架比K形偏心支撑钢框架拥有更大的倒塌富余度。

芯筒刚臂结构地震倒塌试验研究

对一个56层芯筒刚臂纯钢结构进行缩尺模型的振动台倒塌试验。试件缩尺比例为1∶40,主要构件材料根据相似关系选为紫铜。为了揭示地震波共振效应对结构的不利影响,选取天然波Chi-Chi TCU117以及基于该波根据频谱缩放方法得到的试验模型的一阶共振波作为振动台输入。试验中输入的地震波为7度小震水平。结构在天然波作用下保持完好,在一阶共振波作用下发生倾覆倒塌。根据试验数据得到了结构两种地震波作用下的惯性力,层间剪力以及倾覆弯矩包络。数据分析发现,具有共振特性的地震波作用下结构响应达规范反应谱值的10倍以上,峰值加速度仅在规范小震/中震等级时就能够导致结构倒塌。结构的倒塌模式为边柱破坏引起倾覆,与墨西哥地震中pino Suarez建筑类似。结构的伸臂使得楼层质量产生整体转动加速度,使得结构破坏位置转移到下层伸臂以上外柱受压承载力更薄弱的位置。