基于增量动力法的电梯对重系统地震易损性分析

曳引电梯作为高层建筑内重要的非结构构件,其抗震安全性能不容忽视。历次震害调查表明:电梯的抗震性能特别是其对重系统的抗震性能较为薄弱。目前对于电梯对重系统抗震性能的研究中,对其震后功能状况进行评估和震害预测的研究较少。文中以某大型综合体建筑为工程背景,基于已有振动台试验建立了3种典型对重位置的对重系统数值分析模型,提出了对重系统损伤指标,考虑主体结构对重系统动力响应的影响,采用增量动力法开展了对重系统地震易损性分析。研究发现:对重下部导靴远离导轨支架时,对重更易发生脱轨现象,在8度设防、8度罕遇地震作用下对重达到脱轨状态的概率分别为2.72%和94.47%。基于电梯位置等概率分布的计算方法综合考虑3种典型对重位置的对重系统失效概率,得到8度设防地震、8度罕遇地震作用下,对重系统达到脱轨状态的概率分别为2.45%和81.79%。研究结果表明:电梯对重系统的易损性与地震发生时对重所处的位置有关,其抗震性能有待提高。文中从宏观角度描述了地震动强度与电梯对重系统损伤程度之间的关系,可为电梯对重系统震后损伤评估和震害预测提供理论依据。

增量动力分析法在高层混合结构性能评估中的应用

增量动力分析法即对于一条特定的地震动输入,设定一系列单调递增的地震动强度;在每个地震动强度下进行结构的弹塑性时程分析,得到不同地震动强度与结构性能参数之间的关系;通过统计分析不同地震动下的结构性能参数与地震动强度之间的关系,来实现对结构性能的评估.增量动力分析法也可以看成是一种动力推覆分析法.详细介绍了增量动力分析法的计算内容和分析步骤,并将该方法运用于评估某高层混合结构的抗震性能.评估结果既可为高层混合结构基于性能抗震设计提供参考,也为增量动力分析在复杂高层结构中的应用提供基础.

基于增量动力分析(IDA)方法的地震易损性工程实例分析

增量动力分析法(Incremental Dynamic Analysis,IDA)是一种以动力弹塑性时程分析为基础的参数分析方法,而建筑结构的地震易损性分析是指在不同强度地震作用下结构达到或超过某种极限状态的概率。文章基于IDA分析方法,通过选取一定数量的地震动记录,指定地震动强度指标并做归一化处理,利用OpenSees软件平台向结构碰撞数值模型输入地震动数据,计算得出结构倒塌概率,以地震动参数为随机变量,对数据进行拟合分析,建立倒塌概率易损性曲线,验证IDA方法的可靠性以及Opensees软件对于该类问题的适用性。

基于增量动力分析法的内柱失效钢框架连续倒塌研究

建立钢框架数值模型,采用非线性动力拆除构件法和增量动力分析法研究内柱失效对结构抗连续倒塌机制、传力机制和失效机理的影响及动力增大系数对结构抗连续倒塌能力影响,同时还分析了拆柱时间和楼板对结构抗连续倒塌的影响。结果表明,随着拆柱时间减小,拆柱位置结构最大动力响应呈增大趋势;楼板能够提高结构抗连续倒塌能力;内柱失效后发生结构内力重分布,原本由拆柱位置框架柱承担的竖向荷载均匀分配到其他框架柱,导致拆柱后拆柱位置框架柱轴力减小,隔跨柱的轴力变化明显小于相邻柱,距离拆柱位置越远,柱轴力变化越不明显。最后,总结了内柱失效后,梁、柱结构在梁机制、过渡和悬链线三阶段的受力情况,得出了考虑弯曲、悬链线和空腹效应情况下多层框架的抗力公式。

基于增量动力分析法的多柱失效钢框架连续倒塌研究

针对连续倒塌研究中单构件失效与实际偶然荷载造成多构件失效不符这一问题,建立11个数值模型。考虑楼板影响,采用增量动力分析法(IDA),研究多柱失效后剩余结构抗连续倒塌能力、失效机理和抗力计算,并与单柱失效进行对比。结果表明,多柱失效时,模型1在β≤1、模型2~6在β≤2时处于小变形阶段,由梁机制和空腹作用抵抗连续倒塌;大变形阶段时由悬链线机制和空腹作用抵抗连续倒塌。模型7~9在β≤2时处于小变形阶段,β继续增大无法形成有效悬链线机制,结构抗力由梁机制和空腹作用提供。单柱失效时,模型10和模型11在β≤3时处于小变形阶段,发生连续倒塌时最大β分别为4.8和5.4,单柱失效时结构抗倒塌能力大于多柱失效。随β值增大,多柱失效结构位移响应更敏感。CRS(column removal span)梁两侧框架侧向刚度不同会导致结构发生非对称破坏。同时分析模型1~6和模型7~9的CRS梁破坏机理,并总结多柱失效时梁机制、悬链线机制以及空腹作用的计算公式。

巨型框架结构基于增量动力分析法的抗震性能评估

详细介绍了增量动力分析方法的详细内容和分析步骤,采用工程中常用的最大层间位移角作为结构性能参数、地面峰值加速度作为地震动强度参数,通过对55层巨型框架结构进行IDA分析,得到该结构概率分位值为16%,50%和84%的IDA曲线及其对应的极限状态值,并用来评价巨型框架结构的抗震性能,为增量动力分析法在超高层结构中的应用提供参考。

村镇砌体结构基于增量动力分析法的地震易损性分析

本文拟建了一栋两层砖砌体结构有限元模型,在通过模态分析验证了数值模拟可靠性的基础上,将增量动力分析法(Incremental Dynamic Analysis,IDA)应用到该砌体结构模型的地震易损性分析中,建立了结构在不同失效状态下的易损性曲线,得到了地震作用下发生破坏的条件概率。基于易损性曲线的分析结果,为村镇砖砌体房屋的抗震性能评估和震害预测,以及预测村镇砌体结构的地震破坏与损失提供有力的科学依据。

基于增量动力分析法的公路隧道地震易损性分析

为合理评估隧道结构在地震作用下的抗震性能,首先阐述了隧道结构地震易损性基本理论和增量动力分析法的计算方法,运用有限元软件建立了某公路隧道的数值计算模型,采用损伤指数确定了隧道结构的损伤指标,通过输入相应地震波,并利用增量动力分析法对隧道结构进行了动力时程分析,以此得到了隧道结构在不同衬砌厚度下的地震易损性曲线。研究结果表明:当衬砌厚度一定时,随着地面峰值加速度PGA的增加,隧道结构的失效概率不断增加,整体呈现先快后缓的增加趋势;在衬砌厚度与PGA相同的情况下,隧道结构的失效概率随损伤程度的减小而增大;在相同损伤状态下,衬砌厚度越大,隧道结构的失效概率越小;利用增量动力分析法得到隧道结构的地震易损性曲线,可以充分考虑地震作用的随机性和不确定性,并能全面反映隧道结构在不同损伤状态下的损伤概率,是一种十分有效的评估隧道抗震性能的方法。

基于增量动力分析的装配式混凝土剪力墙结构抗震性能研究

地震灾害是现今较为常见的一种自然灾害,会对人类社会造成较大的损失,其中房屋坍塌是导致人类生命与财产出现损失的关键因素,对建筑结构的抗震性能进行研究便成为现今社会减震救灾的重要课题。现今建筑多为钢筋混凝土结构,建筑领域对混凝土框架结构的抗震性能研究十分常见,但关于装配式混凝土剪力墙结构的抗震性研究却较为稀少,为了更好地分析混凝土剪力墙结构的抗震性,促进装配式建筑在我国的发展,本文采用增量动力分析法对不同震级下,剪力墙结构的应力计算、极限荷载以及变形能力等进行分析。

基于IDA方法的柱承式筒仓结构地震易损性分析

易损性分析是柱承式筒仓结构开展基于性能设计研究的重要基础。为此,选用某钢筋混凝土柱承式筒仓为研究对象,通过有限元软件ABAQUS,分别采用混凝土损伤塑性模型和理想弹塑性模型(Dracker-Prager)模拟筒仓结构及仓内粮食颗粒,建立考虑粮食-仓体相互作用的柱承式筒仓非线性有限元模型。根据增量动力分析法(IDA),按照谱相容性原则选取10条地震动记录,分别以最大层间位移角和地面峰值加速度作为筒仓结构工程需求参数和地震动强度参数,进行空仓、半仓、满仓三种储粮工况的柱承式筒仓结构地震易损性分析以及地震损伤风险评估。结果表明:(1)三种储粮工况下柱承式筒仓结构最大层间位移角均发生在柱顶位置,支承柱进入塑性状态的层间位移角分别为0.015、0.013、0.011 rad;(2)储粮质量大小是决定柱承式筒仓结构损伤刚度退化的重要因素;(3)三种储粮工况下的柱承式筒仓结构均满足“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震设防目标;(4)满仓工况筒仓50年超越倒塌极限状态的概率为0.45%,小于FEMA P750中定义的50年倒塌风险的限值1%。研究成果可为筒仓结构基于性能的设计研究及抗震性能评估提供依据。

输电塔-线体系的风致动力稳定性分析

为了研究输电塔-线体系的风致动力稳定,本文结合增量动力分析法和弧长法有限元分析了安徽某输电塔-导地线结构的风致动力响应,通过杆塔顶侧移比、底层受压侧主材应力和导线挂线点反力、张力和振幅的变化规律分析了塔-线相互作用及结构动力失稳前、后的受力特征。根据非线性静力与动力失稳塔顶侧移比相等原则得到了不水平档距塔-线结构动力失稳临界平均风速。结果表明:塔-线结构动力失稳过程主要为杆塔挂线点杆件屈服、塔身底部受压侧主材屈服、塔顶侧移比增大、塔底主材压屈;随着水平档距增加,塔顶侧移比增大,挂线点反力增大,导地线张力减小,导地线振幅增大,动力失稳临界平均风速减小;输电塔的风致稳定性设计应考虑动力效应及塔-线相互作用的影响。

核电厂安全壳及某抗震Ⅰ类设备的抗震裕度评估方法研究

东日本3·11大地震中福岛核电事故引起公众对核电厂在大震中安全性的广泛关注。核电厂超设计基准地震动作用下的安全裕度研究将给出核电厂高置信低失效（HCLPF）的抗震能力,为我国核电发展决策部门提供参考,并有助于公众对核能安全的认知。目前,

基于IDA的大跨连续梁桥地震易损性分析

目的分析公路连续梁桥的地震易损性,为该类桥的多级设防抗震设计研究提供理论依据.方法基于性能抗震设计思想,确定结构的5个性能水准,以桥墩的位移延性比作为性能量化指标,计算桥梁不同极限状态的损伤界限值.在此基础上,采用IDA分析方法计算20条人工拟合地震波作用下的地震响应,基于可靠度理论进行对数回归拟合分析,最终获得地震易损性曲线.结果理论易损性曲线表明该桥具有良好的综合抗震性能,在0.3 g地震动作用下,轻微损伤、中等损伤和严重损伤的概率分别为57.9%、44.7%和3.6%.结论易损性分析结果可以反映桥梁的综合抗震性能和各级损伤状态的超越概率,对分析整个交通路网的抗震性能和制定紧急救援方案具有指导意义.

基于IDA的自锚式悬索桥地震易损性分析

自锚式悬索桥作为一种高次超静定的柔性结构体系,现行规范仅给出抗展设计原则且相关易损性研究较少。以三塔自锚式悬索桥为研究对象,建立结构有限元动力模型,基于PEER强震数据库选取了10条地震动记录,采用增呈动力分析(IDA)方法建立了桥墩、支座、桥塔及吊索构件的顺桥向地震易损性曲线,运用一阶可靠度理论建立桥梁系统的易损性曲线。研究结果表明:顺桥向地震波作用下桥墩、支座发生损伤的概率较高,构件损伤概率从易到难依次为支座、P1、P5桥墩、吊索、边塔、中塔;在不同损伤指标下结构整体损伤概率明显高于构件损伤概率。

钢框架-钢筋混凝土核心筒结构在强震作用下的性能分析

选用15条地震记录,采用有限元软件ABAQUS,对钢框架-钢筋混凝土核心筒结构在强震作用下破坏直至失效的过程进行研究。分析结构在强震作用下的变形、破坏顺序和破坏机理,并采用增量动力分析方法对钢框架-钢筋混凝土核心筒结构在强震下的性能进行评价。

多跨连续梁拱组合体系桥高墩地震易损性分析

为了分析梁拱组合体系桥梁高墩在地震作用下的易损性,以某连续梁拱组合体系桥为工程实例,基于SAP2000有限元软件建立了模型,进行了初步受力分析,确定了受力最不利的固定墩研究对象,并采用增量动力分析法(IDA)分析了研究对象在纵向和竖向地震作用下的结构响应,采用线性回归分析方法得到了地震动参数与损伤指标之间的方程关系,以控制截面的特征曲率和位移延性比的临界值作为损伤指标,绘制出了固定墩的易损性曲线。结果表明:位移散点均匀分布在拟合方程的直线两侧,拟合效果良好;当地震动加速度较小时,桥墩发生轻微和中等损伤的概率随着谱加速度的增大而迅速增大,而发生严重损伤和完全破坏的超越概率增长缓慢,当地震动加速度较大时,发生轻微和中等损伤的概率增长缓慢,而严重损伤和完全破坏的概率增长迅速;在同一等级的不同地震波作用下,桥墩发生轻微和中等损伤的概率远大于发生严重破坏和完全破坏的概率,发生完全破坏的概率很小;当谱加速度为该桥所在场地地震动加速度峰值0.104g时,该桥固定墩发生轻微损伤的概率不足25%,发生中等损伤的概率不足13%,发生严重损伤的概率很小,发生完全损伤的概率为0,可见该桥抗震性能良好;采用增量动力分析法分析桥梁地震易损性,可得到结构在不同等级地震波作用下发生不同程度损伤的概率。

基于ETM的结构地震损伤评估

耐震时程法(ETM)是一种新的结构抗震性能评估方法,它所用的时程曲线具有地震强度随时间而增加的特点。基于《建筑抗震设计规范》(GB 50010—2010),采用最小二乘函数合成了3条耐震时程曲线。以装配式基础隔震结构为例,分别对结构进行10条天然地震波作用下的增量动力分析(IDA)和3条耐震时程作用下的非线性时程分析,对比研究了结构在不同地震强度下的最大顶点位移、最大层间位移角和最大隔震层位移。并将最大层间位移角作为指标代入结构抗震失效概率公式,通过易损性计算即可得到结构在不同耐震时间下的损伤指数期望值,可以此为依据来评估结构的损伤。分析表明,以最大层间位移角作为指标,ETM与IDA所得的结构损伤值吻合程度较高,但其计算量较IDA大大减小,因此对于结构的抗震损伤评估而言,ETM是一个高效的计算方法。

基于应变指标的斜拉桥桥塔地震损伤演化

为研究大跨度斜拉桥桥塔在地震作用下的损伤演化过程,以某座主跨为432 m的铁路钢桁斜拉桥为例,基于OpenSEES软件建立桥梁有限元模型,采用增量动力分析法,对比了纵向地震波输入下以桥塔截面纵向钢筋应变与曲率为损伤指标的桥塔损伤程度,并选取钢筋应变指标用于桥塔在双向水平地震动作用下的损伤演化过程分析。结果表明:钢筋应变对于桥塔的损伤评价适用性更强;斜拉桥桥塔在地震作用下的损伤主要发生在塔底、中塔柱及上横梁处;纵向地震波输入时,塔底先出现损伤,接着是中塔柱,最后是上横梁处;双向水平地震动作用时,塔底仍最先受损,继而是上横梁处,最后是中塔柱;与纵向地震动单独作用时相比,双向水平地震动作用会显著增大桥塔的损伤程度,在进行桥塔的损伤评估时,应予以重视。

核电厂考虑结构参数不确定的地震易损性分析

为考虑核电厂结构参数不确定对结构地震易损性的影响,基于一次二阶矩法(First-Order Second-Moment, FOSM)进行地震易损性分析。以核电结构中混凝土材料的密度、弹性模量,泊松比和抗拉强度为不确定参数,建立有限元模型,并与试验结果对比,以验证模型的准确性。基于有限元数值模拟方法,通过增量动力法计算核电厂模型在多条地震记录下不同峰值加速度的动力响应,同时基于FOSM得到参数不确定下的对数标准差,进而得到核电厂结构考虑参数不确定的地震易损性曲线。结果表明,结构参数的不确定对核电结构有一定的影响,未考虑参数不确定的地震易损性结果会低估结构的失效概率。该方法可为核电结构基于参数不确定下的易损性分析提供一定的理论依据与实用价值。

基于Push-over方法的隔震结构地震易损性分析

为分析隔震结构的地震易损性,提高计算效率,本文选取地震动峰值加速度(peak ground acceleration,PGA)为地震动强度指标,最大层间位移角和隔震层最大位移为结构性能指标,基于Push-over方法分别建立上部结构和隔震层在均匀加载、倒三角加载和抛物线加载3种侧向力模式下的地震易损性曲线,并与增量动力分析(incremental dynamic analysis,IDA)所得到的分析结果作为对比,验证Push-over方法结果的可靠度,同时给出结构的震害概率矩阵以及损伤指数期望值,用于评估隔震结构的抗震性能。分析结果表明:Push-over方法在地震易损性具有较好的适用性,能够大大减少计算量,当PGA≤0.7 g时可以给出与IDA分析相吻合的结果,相对比值介于0.85~1.10,而在PGA较大时会出现一定的偏差,所建立的易损性概率最大偏差处于工程容许范围内。在结构的损伤判定方面,该隔震结构符合三水准的抗震性能要求,2种分析方法的评估结果是一致的。