基于不同超强和延性下钢框架的抗倒塌储备系数

历次震害表明,建筑物在地震作用下的倒塌是造成地震灾害的主要原因,如何合理提高建筑物的抗倒塌能力是目前迫切需要解决的问题,也是对结构进行抗地震倒塌设计的基础。采用抗倒塌储备系数(CMR)方法,对钢框架的整体抗倒塌能力进行分析,通过结构的抗倒塌储备系数来衡量结构的抗倒塌能力。通过提高结构的延性和超强来提高结构的抗倒塌能力,考虑了梁对柱的约束程度、柱轴压比对结构抗倒塌能力的影响。

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。

隔震层屈服系数对RC框架结构抗倒塌性能的影响

为研究隔震层屈服系数对于RC框架结构的影响,评估这一参数下结构的抗倒塌性能,取用国内厂家常用的0~0.4区间内4个不同的屈服系数,对一5层基础隔震结构进行增量动力分析(IDA)和基于概率理论的易损性分析。IDA结果表明:结构在小的PGA下曲线呈一定斜率增加,此时结构呈弹性阶段,随着PGA的增大,IDA曲线斜率会趋向于0,结构损伤加剧,直至发生倒塌。研究易损性曲线,发现随着屈服系数的增加,结构在同一地震动下的失效概率会有所降低,且结构在小震下隔震层和上部结构均无破坏,罕遇地震下的结构隔震层会发生大部分破坏,上部结构发生小部分破坏,且隔震层的失效概率总是大于上部结构;利用抗倒塌储备系数评估结构的抗震性能,发现随着结构隔震系数的增大,结构的抗倒塌能力越强,且同时结构的抗倒塌性能增幅越大。

钢筋混凝土框架结构地震倒塌易损性分析

地震作用下建筑结构的抗倒塌能力是基于性能抗震设计的核心目标。为研究不同高度的RC框架结构抗倒塌能力,提出了基于结构抗倒塌储备系数(CMR)的钢筋混凝土框架倒塌易损性的研究方法。按照我国现行规范设计了几个多层钢筋混凝土框架结构,采用IDA的计算方法,得出不同高度RC框架结构相应的倒塌易损性曲线和归一化的倒塌易损性曲线。根据计算结果评价结构的抗倒塌能力和安全储备。

地震动输入对中长周期结构抗倒塌性能评估的影响

以太平洋地震研究中心下载的800条地震动记录为研究对象,验证了PGV/PGA比值,震中距和震级三个条件作为近场脉冲地震动选取原则的合理性。根据此原则选取其中10条近场脉冲地震动,同时选取ATC-63推荐的10条近场脉冲地震动与10条远场地震动。考察了三类地震动基本信息、反应谱及与规范谱频谱特性的差异性,进而对9层Benchmark钢结构模型进行增量动力分析,通过易损性曲线和结构抗倒塌系数研究不同地震动对中长周期结构抗倒塌性能评估的影响。研究结果表明:在中长周期段,本文选取的地震动平均反应谱值远大于其余两类地震动与中美规范反应谱,且在速度与位移反应谱中更为明显;地震动的选取对中长周期结构的抗震抗倒塌性能评估具有较大影响,近场脉冲地震动对中长周期结构作用最显著,结构迅速达到倒塌状态。

脉冲型地震作用下 RC 框架结构抗倒塌性能研究

为研究脉冲型地震动特性对RC框架结构抗倒塌性能的影响,采用小波分解的方法并结合脉冲指标在PEER数据库中选取脉冲型地震记录和普通无脉冲地震记录各10条,对比分析两类地震动的加速度谱、有效峰值、90%持时及相对累积能量特性,进而对1个10层RC框架结构进行地震易损性分析。结果表明:脉冲型地震动加速度反应谱右移较为明显,脉冲型地震动的平均谱谱值在中长周期段内明显大于普通无脉冲地震动平均谱谱值;脉冲型地震动的累积能量在较短的时间内释放可能会对结构抗震性能产生较大影响;普通无脉冲地震动和脉冲型地震动作用下结构抗倒塌储备系数分别为4.59和1.93,与普通无脉冲地震动作用下结构的抗倒塌能力相比,脉冲型地震动作用下结构的抗倒塌能力降低58%,该RC框架结构在脉冲型地震动作用下更容易倒塌。

CFT框架-RC剪力墙结构基于一致倒塌风险的抗震设计研究

我国CFT框架-RC剪力墙结构通常按照双重抗侧力体系进行设计。与一般RC框架相比,在相同竖向承载力条件下的截面尺寸和抗弯刚度较小,按双重抗侧力体系设计将影响结构的经济性能和建筑功能。因此,文章根据我国规范设计了典型的CFT框架-RC剪力墙双重抗侧力体系结构模型,采用一致倒塌风险的抗震设计方法中对单重抗侧力体系设计的要求,设计了相应的CFT框架-RC剪力墙单重抗侧力体系结构模型,并对比分析了单重和双重抗侧力体系在不同水准地震作用下的结构响应和罕遇地震结构倒塌概率和抗地震倒塌安全储备。结果表明,与双重抗侧力体系相比,单重抗侧力体系结构的地震响应和大震倒塌概率相近,均满足“大震不倒”抗震要求,而单重抗侧力体系的结构抗地震倒塌安全储备较大,且用钢量较少。

常规RC框架-剪力墙结构抗倒塌能力探讨

按照规范设计的建筑结构通常采用概念设计及构造措施满足结构安全,无法对结构的抗倒塌安全储备进行定量的分析。通过对不同抗震等级及场地类别的框架-剪力墙结构进行动力时程分析,得到按照规范设计并贴近规范限值的结构具有的不同的抗倒塌安全储备系数:7度及7. 5度的结构有较高的抗倒塌安全储备系数,该安全储备系数处于1. 2～1. 4之间,8度区的抗倒塌安全储备系数较小。该系数对于按照规范设计的框架-剪力墙结构抗大震的能力储备给出了定量的结果,可以有效把握结构的抗倒塌性能,为实际工程设计提供安全度参考。

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.

基于结构等效周期选择和谱匹配地震动记录对RC框架结构地震易损性分析的影响

选择合适的地震动记录和地震动强度指标是结构地震易损性分析的基础。首先,分别以加速度反应谱S_(a)(T_(1))值和S_(a)(T_(eq))值为强度指标选取两组地震动记录各20条,并运用谱匹配方法对其进行基于目标设计谱的匹配;其次,输入匹配前后4组地震动记录分别对一个5层和一个11层钢筋混凝土(RC)框架结构模型进行增量动力分析,进而分析谱匹配方法以及不同强度指标对最大层间位移角、结构地震易损性、最大残余层间位移角和抗倒塌储备系数的影响。分析结果表明:输入谱匹配后的两组地震动记录,结构地震易损性结果的离散性明显降低且各损伤状态下50%超越概率对应的谱加速度S_(a)(T_(1),5%)和S_(a)(T_(eq),5%)未发生明显偏差;随着结构损伤程度的增大,以S_(a)(T_(eq))为强度指标可以更有效地减小易损性分析结果的离散性;以抗倒塌储备系数为参考指标,S_(a)(T_(1),5%)作为强度指标进行地震动记录的选取有可能高估结构抗倒塌能力,应考虑以S_(a)(T_(eq),5%)为强度指标更优。

采用不同减震结构体系的RC框架结构地震易损性分析

采用消能减震技术能有效提高结构的抗震性能,而不同减震结构体系减震效果不同。为了评估不同减震结构体系下的抗震性能,本文以某6层RC框架结构为研究对象,采用基于增量动力分析法的地震易损性分析方法,分别研究了增设防屈曲约束支撑、软钢阻尼器、粘滞阻尼器3种不同减震结构体系的抗震性能。研究结果表明:在同一减震目标下,3种不同的减震结构体系均能有效控制结构的地震响应,其中防屈曲约束支撑结构在不同损伤状态下的超越概率最小,抗倒塌储备系数最大,说明该阻尼器的控制效果最佳,其次是软钢阻尼器,最后是粘滞阻尼器。

地震动强度指标选取对IDA结果的影响

增量动力分析(IDA)方法是种基于弹塑性时程分析的参数分析方法,可以反映出结构在地震作用下的动态特性、抗震性能等特性。本文以一栋钢筋混凝土框架结构为例,选取地震动峰值加速度、阻尼比为5%结构自振周期对应的加速度谱值、地震动峰值速度作为地震强度指标,比较分析了不同指标参数对IDA结果的影响,表明以谱加速度数值为指标参数时,评测结构的倒塌性最保守。

可更换抗侧耗能装置的钢框架结构地震易损性分析

对可更换抗侧耗能装置的钢框架结构体系构造进行阐述,建立可更换抗侧耗能装置的柱脚节点有限元模型并验证其正确性。在此基础上建立可更换抗侧耗能装置的钢框架结构有限元模型,采用22条地震波分别对传统刚接框架结构(RSF)和可更换抗侧耗能装置的钢框架结构(LRED-SF)进行基于增量动力分析方法(IDA)的地震易损性分析,对比两种结构的易损性曲线和抗倒塌储备系数,并分析抗侧剪切件截面宽度、厚度和柱脚横梁刚度比对可更换抗侧耗能装置的钢框架结构地震易损性的影响。研究表明:经过合理设计的可更换抗侧耗能装置的钢框架结构不仅可以满足结构的抗震性能要求,而且其抗震性能优于传统钢框架结构体系;抗侧剪切件宽度越大,结构抗倒塌能力越强,但当抗侧剪切件宽度增加到一定程度时,结构抗倒塌能力会下降;柱脚横梁刚度比越大,结构抗倒塌能力越强。