基于整体易损性的猫头型输电塔抗倒塌能力分析

作为输电线路的主要组成部分,输电塔结构对地震作用非常敏感。本文以中国输电线路中常采用的猫头型输电塔结构为例,开展了输电塔结构整体抗地震倒塌能力分析。以某一实际单回路3个不同高度的直线塔为研究对象,基于OpenSees平台建立输电塔结构三维有限元模型,定义4个倒塌极限状态依据,选取20条远场地震动记录,采用增量动力分析(IDA)方法,得到4个倒塌极限状态依据下输电塔结构的倒塌点,进一步获得输电塔结构的倒塌易损性曲线及其潜在失效杆件,并评估其在不同水平设计地震作用下的倒塌裕度比。研究结果表明,猫头型输电塔的地震损伤主要集中在塔头位置;随着塔体高度的增高,猫头型输电塔抗地震倒塌能力减弱;猫头型输电塔在巨震作用下存在一定的倒塌风险。

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 .

古砖塔内植锚杆加固前后抗倒塌能力研究

古砖塔作为古代高层建筑的杰出代表,是中国古代建筑中最为宝贵的一笔文化遗产。长年的风雨侵蚀和人为的损坏,古砖塔的稳定性和承载力也大大降低,在地震时会发生严重的破坏,因此,开展砖石古塔的保护研究,对古建筑的保护具有重大的现实意义。本文通过应用单元法,对地震作用下古砖塔加固前后的抗震性能进行了仿真模拟,重点研究建筑内植锚杆加固技术对古砖塔抗倒塌能力的影响。发现在地震作用下,未加固的古砖塔倒塌过程基本与汶川地震中古砖塔的倒塌情况类似。从上部楼层的墙体相对变形较大,部分墙体抗剪强度不足脱落开始,随着变形的继续增大,上部多层出现倒塌。采用建筑内植锚杆技术加固后,加强了砖墙的约束,提高了墙体的抗剪、抗拉强度,以及抗变形能力,在墙体发生破坏时,加固后的墙体由于內植锚杆的存在,使得结构的层间刚度下降很小,越向上的楼层,这种作用越明显,使得在整个地震作用过程中未出现倒塌破坏。

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。

外部支撑对框架结构抗倒塌能力影响研究

针对地震多发区结构简单支撑普遍缺乏理论分析的问题,本文用增量动力分析方法,结合简化的结构倒塌易损性方程分析,以一栋3层2跨小柱设计钢筋混凝土结构为例,对采用简单支护的框架结构倒塌易损性开展定量分析。对比分析了小柱设计结构、支撑后小柱设计结构、标准设计的框架结构的易损性与地震抗倒塌能力。结果表明:简单的木构件外部斜支撑措施能在很大程度上提高结构在地震荷载作用下的抗倒塌能力,对结构防灾减灾具有重要意义。

摇摆双层桥梁地震反应及抗倒塌能力分析

针对常规延性设计的现浇双层桥梁在地震损伤控制方面的不足,该文提出一种摇摆双层桥梁结构。采用拉格朗日方程和动量矩定理建立了可计算该类摇摆桥梁结构动力反应的刚体分析模型,分析了结构的地震反应,探讨了桥墩宽高比和桥墩尺寸参数等模型参数对其地震反应的影响,并采用脉冲近场地震动数学模型Ricker小波对结构的抗倒塌能力进行了定性和定量的分析。研究结果表明:在横桥向地震作用下,采用工程实际尺寸的摇摆双层桥梁结构在E2地震水准下未发生倒塌且上层结构未见塑性损伤;与远场地震相比,脉冲近场地震更易使结构发生倒塌;给出了结构在Ricker小波作用下的倒塌加速度谱和倒塌模式,结构抗倒塌能力随着桥墩宽高比和桥墩尺寸参数的增大而显著提高。

基于IDA的自复位预制剪力墙抗倒塌能力分析

自复位预制混凝土剪力墙通过预应力筋将分段预制墙片沿竖向拼接形成整体,同时在墙底部设置普通钢筋以增加耗能能力。前期的试验研究和数值模拟结果表明,自复位预制混凝土剪力墙具有损伤破坏程度轻、震后残余变形小的特点,是具有震后可恢复功能的抗震结构体系。为进一步研究该类体系在强地震动输入下的性能,特别是抗倒塌性能,设计了4层和6层原型结构,分别采用自复位预制混凝土剪力墙和传统钢筋混凝土剪力墙作为主要抗侧力构件。通过前期试验结果,建立了可靠的数值分析模型,用于后续倒塌分析。采用44条地震动输入对各原型结构进行非线性增量动力时程分析,并建立各自的倒塌易损性曲线,在此基础上采用FEMA P695标准评估和比较各原型结构的抗倒塌能力。分析结果表明,由于耗能能力略小的原因,自复位预制混凝土剪力墙在罕遇地震作用下的水平位移比传统现浇剪力墙稍大,但其在强震作用后的残余变形则明显小于普通钢筋混凝土剪力墙,即具备良好的震后自复位性能。倒塌易损性曲线的对比表明自复位预制剪力墙的变形能力显著优于普通剪力墙,因此震后损伤破坏程度轻。采用FEMA P695标准的方法对各原型结构抗倒塌能力评估结果表明,作者设计的4层和6层自复位预制剪力墙具有与普通现浇剪力墙接近的抗倒塌能力和地震安全冗余度,满足FEMA P695对结构抗倒塌安全性的要求。

不同支撑方案对钢筋混凝土框架结构抗倒塌能力研究

结构抗倒塌性能一直以来是地震工程界普遍关注的重点。在地震多发地区,对工程结构采用简易木构件从外部进行斜向支撑的情况大量存在,然而简单支撑维护方式缺乏科学的设计与安全评价。针对这一问题,以城镇、乡村中常见的三层两跨钢筋混凝土框架结构为例,采用增量动力分析(Incremental Dynamic Analysis,简称IDA)方法并结合结构易损性分析方程,对结构倒塌易损性开展定量分析。对比研究不同支撑方案对结构倒塌易损性的影响,探讨不同支撑方案对提高结构抗震性能的影响。结果表明,简单的外部支撑能够有效的提高结构的抗倒塌性能,合理的支撑方案能够更加有效地提高其支撑能力。

如何提高建筑结构的抗震与抗倒塌能力

地震是一种破坏力强、破坏范围广的地质灾害,对人们的生命健康以及财产安全造成了很大的威胁。不同程度的地震对建筑物的影响与破坏也不同,如果建筑物的抗震与抗倒塌能力达不到抗震需求,就很有可能受到地震灾害的破坏,轻者墙体出现裂缝,重者甚至会出现全面倒塌的情况,因此,充分结合建筑的结构体系,采取有效措施提高建筑结构的抗震与抗倒塌能力十分重要。文章就如何提高建筑结构的抗震与抗倒塌能力进行研究与分析。

如何提高建筑结构的抗震与抗倒塌能力

地震灾害对人们的生命财产构成了严重的威胁,地震灾害的出现还会造成大面积的建筑坍塌等情况,让社会经济受到了比较严重的损害,如果建筑工程的结构质量不能很好的防范地震灾害,则会对社会造成更大的威胁,因此需要保证建筑结构的抗震和抗倒塌能力,不断提高整个建筑工程的质量,才能提升人们生活和生产的安全性,降低地震灾害对人们的威胁。因此本文主要对如何提高建筑结构的抗震与抗倒塌能力进行了探讨,希望能够提供一定的参考价值。

多层砌块建筑强震下抗倒塌能力的概率评定方法

本文在试验结果的基础上提出了多层砌块建筑在强烈地震干扰下抗倒塌能力概率评定的一个方法。应用本文方法对工程实例的评定结果与结构实际震害的比较表明,这一方法是方便和实用的。

建筑结构抗地震抗倒塌能力设计研究

建筑结构抗地震抗倒塌能力直接决定着建筑物在地震灾害中的受破坏程度,进而影响人民群众的生命财产安全。基于此,本文分析了建筑结构抗地震抗倒塌能力的影响因素,指出了当前我国建筑结构抗地震抗倒塌能力的设计缺陷,并提出了建筑结构抗地震抗倒塌能力的设计对策,以期为建筑抗震设计提供借鉴与参考。

浅谈钢框架结构抗倒塌能力研究

建筑结构的抗地震倒塌设计直接关系着人们在地震中能否求生存，能否保全生命财产安全。本文在分析现阶段我国钢框架结构体系的基础上，重点就其抗地震倒塌能力进行了研究。

基于新型耗能板提升钢框架节点抗震和抗连续倒塌能力

针对全焊节点在地震和连续倒塌条件下有限的抗倒塌能力,该文基于新型耗能板对其进行改进提升。首先通过试验、数值模拟和理论分析相结合的方法揭示了新型耗能板在单调荷载和循环荷载作用下的力学性能;进而通过新型耗能板与节点在地震作用和连续倒塌条件下的协同作用,给出了新型耗能板节点的设计方法。结果表明:新型耗能板在单调和循环荷载作用下的力学性能不同,在单调荷载作用下表现为受拉破坏,在循环荷载作用下表现为剪切破坏;通过算例分析表明,新型耗能板节点的抗震与抗连续倒塌设计方法是合理的;新型耗能板全焊节点在地震和连续倒塌条件下主要经历双塑性区域形成阶段和硬化阶段,其中新型耗能板全焊节点的抗震和抗连续倒塌性能的差异主要体现在硬化阶段;新型耗能板的增加可同时有效提高全焊节点在地震和连续倒塌条件下的承载力、变形和耗能能力。

单跨RC框架结构的抗震倒塌能力分析

学校建筑中的连廊经常使用单跨框架结构,而关于单跨框架结构的抗震倒塌能力定量评价较少。按《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)设计了17个连廊框架模型,分别进行基于动力增量分析方法的倒塌易损性分析,用倒塌概率和安全储备系数定量评价各模型的抗震倒塌能力。结果显示,相比同层数的双跨框架结构,本例单跨框架结构的抗震倒塌能力冗余度高;1层乙类单跨框架结构,通过提高一度采取抗震措施或提高一度计算地震作用均能提高结构的抗震倒塌能力,使结构倒塌概率在可接受的范围,且提高一度计算地震作用比提高一度采取抗震措施更能提高结构的抗震倒塌能力;提高框架梁的抗震性能对提高结构抗震倒塌能力作用很小,而提高框架柱的抗震性能能较大地提高结构抗震倒塌能力;用安全储备系数归一条件下的造价来评价,提高框架柱抗震性能比提高一度采取抗震措施更经济。

基于结构拓扑的不规则钢桁架体育馆抗倒塌分析

钢桁架结构的抗倒塌分析方法应与结构拓扑相匹配。为此,选取一不规则(柱网布置与上部桁架分布不规则)钢桁架体育馆进行非线性动力分析。基于柱内轴向荷载的水平与上部悬挑桁架的分布选取了关键构件,并给出了确定分析模型等效荷载时程曲线的方法。通过ABAQUS/Explicit模块模拟关键构件失效后结构的瞬态反应,并根据强度准则与变形准则判定结构是否发生连续性倒塌。分析结果表明,由于Ⓔ轴柱后有面积较大的一部分悬挑结构,Ⓔ轴柱失效产生的动力效应高于其他区域;E1柱与E3柱的失效会导致结构的变形或杆件应力比超过限值,建议在2层柱间增设支撑或者对Ⓔ轴柱外的悬挑结构布置额外竖向支撑,以此增加结构整体的抗倒塌韧性。

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。

我国7度设防等跨RC框架抗地震倒塌能力研究

我国建筑结构抗震设计主要采用基于小震下的构件承载力计算保证结构的抗震承载能力,配合抗震构造措施保证结构的变形能力,缺乏大震抗倒塌定量计算。而实际地震震害表明,即使是同类结构,其结构体系参数对其抗地震倒塌能力也有很大影响。为此,本文依据《建筑抗震设计规范》GB50011-2001,按照7度抗震设防设计了24个不同跨度、层数和层高的RC框架结构,采用多个地震输入下的逐步增量弹塑性动力时程分析方法(IDA方法),对其抗地震倒塌能力进行了分析研究。结果表明,结构体系参数对其抗地震倒塌能力有重要影响,其中跨度和层数的影响最为显著。

汶川地震下框架结构的抗倒塌能力分析

从震害统计和数值模拟两个方面研究了按现行抗震规范设计的钢筋混凝土框架结构的抗倒塌能力。汶川地震大量钢筋混凝土框架结构震害统计表明,按7度抗震设防的结构在地震烈度达到9度或加速度峰值达到400gal,开始出现倒塌破坏(占1%～2%);当地震烈度达到11度或加速度峰值达到800gal以上时,出现大量的倒塌破坏(占60%以上)。进一步以汶川强震记录为输入,对两个典型的钢筋混凝土框架结构进行了增量动力分析。结果表明:7度抗震设防时可抵御300gal～500gal加速度峰值作用(地震烈度近似9度);按8度抗震设防时可抵御400gal～600gal加速度峰值作用(地震烈度近似10度)。总体上看按现行抗震规范设计的钢筋混凝土框架的超强系数基本大于2。

基于规范谱拟合的人工地震动持时对RC框架结构抗倒塌能力影响

现行抗震设计规范中关于地震动持时的规定不明确,而持时对在罕遇地震作用下结构的非线性地震响应及抗倒塌能力评估影响较大。基于规范反应谱拟合地震动持时分别为20、40、60 s的人工地震波各10条,利用Open Sees分析软件建立了一钢筋混凝土框架-填充墙结构教学楼的三维空间模型,以这些人工地震动为输入进行增量动力分析,得到对应于不同持时记录的结构平均增量动力分析曲线,进而分析其最大顶点位移、最大残余顶点位移和最大残余层间位移角与各地震动记录有效持时之间的相关性,给出了结构在不同持时记录以其基本周期对应的谱加速度Sa(T1)表示的抗倒塌能力,及其与有效持时的关系和不同持时与不同Sa(T1)相应的倒塌概率。分析结果表明:当地震动强度水平相同时,较长持时的地震动记录可使结构产生较大的层间位移角和较高的倒塌概率,并且随着有效持时的增加,结构的抗倒塌能力呈降低趋势,而位移需求并不能完全说明持时对结构倒塌发生的影响。