基于数值统计的浅埋地下结构地震动强度指标与抗震性能水平划分研究

现阶段地下结构易损性分析还处于初步研究阶段,以单层双跨的日本大开车站为原型,建立了土与单层地下结构动力相互作用的有限元模型。首先根据地震动的频率,选取地震动;再采用增量动力时程分析方法(IDA),给出了地下结构地震损伤状态的判定与定量划分方法,最后挑选出合适的地震强度指标(IM)。分析结果表明,基于PGA(地表峰值加速度)/PGV(地表峰值速度)分类的地震动记录在IDA曲线上表现出显著的差异,地震动选取的合理性以及随机性是地下结构地震易损性曲线客观性的重要保证;峰值地面加速度(PGA)与场地土层顶底峰值相对位移(PSSRD)均可作为该类浅埋矩形地下结构地震易损性分析的有效且合适的地震动强度指标。基于场地的非线性地震反应特征,对于深埋地下结构的地震动强度指标还有待进一步研究。

两层三跨框架式地铁地下车站结构弹塑性工作状态与抗震性能水平研究

针对目前缺乏对现有地铁地下车站结构抗震性能水平的认识,根据相关规范的规定,设计了7种研究不同场地类别,并考虑输入地震动强度,分析了两层三跨框架式地铁地下车站结构的动力损伤特性及其抗震水平。结果表明,地铁地下车站结构的弹性和弹塑性工作性态层间位移角限值分别小于地面钢筋混凝土框架结构的对应值;同时,地铁地下车站结构从弹性极限工作状态到弹塑性极限工作状态所对应的层间位移角的差值也较小,说明其抗震延性明显比地面钢筋混凝土框架结构的要差。基于计算结果,分析了不同输入地震动强度下地下结构层间位移角、结构与土体的刚度比和输入峰值加速度之间的关系,建立了该类地铁地下车站结构层间位移角随地下结构与地基的刚度比和输入地震波峰值加速度变化的预测公式,以及该类地下车站结构层间位移角限值与抗震性能水平的一一对应关系,初步给出了该类地下车站结构基于层间位移角的抗震性能水平划分和物理描述。

三层三跨框架式地铁地下车站结构抗震性能水平研究

根据相关规范规定,设计出6种不同的场地类别,并考虑地下连续墙和输入地震动强度的影响,分析了三层三跨框架式地铁地下车站结构的地震损伤特性、破坏过程及抗震性能水平。结果表明:在结构层间位移角幅值接近时,二类场地条件下结构的地震损伤程度最轻,四类场地条件下地震损伤最为严重;在大震且场地条件较差时,主体结构在输入地震动峰值过后的一段时间内将处于严重破坏状态,随后才进入可能的完全破坏状态;基于计算结果,建立了该类型地铁地下车站结构层间位移角与结构–土体刚度比R的预测公式;通过对比地下结构不同损伤破坏程度与对应的结构层间位移角的关系,给出了地铁地下结构地震完全破坏的判别标准,并初步给出了不同场地类别下该类地下结构基于层间位移角的抗震性能水平划分及其地震破坏物理描述。

SRC柱抗震性能和抗震性态水平指标试验研究

进行6个1/2比例的型钢混凝土框架柱(SRC)的低周反复加载试验,主要研究轴压力系数和体积配箍率对型钢混凝土柱滞回特性的影响和SRC柱在不同抗震性态水平的变形指标.通过试验结果分析了SRC柱试件的破坏形态、变形能力、滞回特性等抗震性能指标.基于不同性能水平下的变形和相关参数试验结果,提出了以裂缝宽度和纵向钢筋应力水平、残余变形、极限转角分别作为正常使用、可修和避免倒塌等性能水平的评定参数,并建议了相应性能水平的限值.该研究成果可供型钢混凝土结构基于性能的抗震设计研究和工程实践参考.

型钢混凝土结构抗震性态水平和容许变形值的研究

结合国内外对钢筋混凝土结构性能水平的划分标准,将型钢混凝土(SRC)结构的性能水平划分为正常使用、暂时使用、生命安全和接近倒塌四个阶段;介绍了SRC柱的主要破坏形态,提出了四个性能水平的失效判别标准和参数;在总结国内外SRC试验柱和平面框架试验研究资料的基础上,得出SRC框架结构四个性能水平极限状态对应的层间位移角限值和柱端裂缝宽度分布范围.最后结合性能抗震设计理念,提出SRC结构基于性能抗震设计尚需深入研究的问题.

既有砖砌体结构容许变形值及抗震性能评估

目的为了更好地评价我国带圈梁构造柱砖砌体结构的抗震性能.方法参照国内外抗震设计标准,在总结54个砖砌体墙片抗震试验研究的基础上,给出了三种性能水平所对应的层间位移角范围,提出抗震性能评价指标和评价方法,并对一栋五层砖砌体建筑的抗震性能进行评估.结果在罕遇地震(大震)作用下,结构的最大层间位移发生在横向墙体的第三层,其值为1/387,表明结构在大震作用下结构不会发生变形过大而出现倒塌的现象,但是其层间位移角已经相当接近1/350的限值,破坏已经十分严重.结论笔者提出的允许变形值和抗震性能评估方法是可行有效的.

基于Pushover方法的中小学砌体结构抗震性能评估

针对中小学砌体结构教学楼的受力特点,提出横墙和开洞纵墙的等代框架模型,分析了模型的抗弯、抗剪和轴向刚度计算方法;结合国内外对钢筋混凝土结构性能水平的划分标准,将砌体结构的性能水平划分为正常使用、中等破坏和生命安全三个阶段,并通过对大量砌体墙片试验数据的统计,得出其各性能水平对应的层间位移角限值。最后利用所提模型对一砌体结构教学楼进行Pushover分析,将其实际层间位移与所提性能指标进行比较,结果表明结构在不同地震水平下均满足预定的性能目标。

焊接封闭箍筋混凝土柱抗震性态指标试验研究

通过12根焊接封闭箍筋混凝土柱的低周反复加载试验,对其破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、延性、耗能性能、刚度退化及强度衰减等抗震性能指标展开系统分析。结果表明:随着剪跨比的不断增大,焊接封闭箍筋混凝土柱的水平承载能力不断减小;试件的承载能力及位移延性随着轴压比的增大而增大;随着配箍率的提高,柱的承载能力,延性及耗能能力均有所提高;建议了焊接封闭箍筋混凝土柱满足运行、基本运行、可修及避免倒塌等四个抗震性能水平的位移角限值分别取1/250,1/200,1/50和1/25。研究成果可为焊接封闭箍筋混凝土柱的地震反应分析和工程应用提供参考。

标准《高压开关设备和控制设备的抗震要求》存在的问题及建议

GB/T 13540—2009《高压开关设备和控制设备的抗震要求》为新修订的国家标准,促进了IEC系列标准在中国的推广和应用。结合我国的实际情况,从高压开关和控制设备的抗震设防目标、设防水准、需求响应谱等方面指出了该标准存在的问题。通过典型地区的概率地震危险性分析,提出了电气设备抗震性能水平选取的修改建议。对需求响应谱的适用性、动力放大系数最大值、特征周期、不同阻尼比反应谱转换关系进行了分析,希望所提建议能为相关规范标准的修订提供参考。

地下结构地震破坏的大比尺循环推覆加载模型试验方法及其验证

目前振动台模型试验很难真实模拟地下结构的地震破坏特征及其发展过程,以大开地铁车站结构为原型,考虑周围土压力等效,基于单层地下结构抗震性能的层间位移角划分体系,确定了以位移控制的循环加载曲线,设计并开展了1∶7的大比尺模型结构推覆试验,并与数值模拟结果进行了对比。结果表明:车站结构中柱端部会先于结构的其他构件出现裂缝,发生先拉后压破坏,随着中柱承载能力的下降,结构内力开始重新分配,上覆土压逐渐向侧墙转移,进而导致顶板端部和侧墙顶底端裂缝开始发展,最终结构整体失去承载能力。与数值模拟结果相比,设计的大比尺地下结构地震破坏推覆加载试验能够准确模拟单层地下车站结构的地震破坏过程。同时,与已有的单层地下车站抗震性能水平研究结果对比,进一步验证了新模型试验方法能够合理再现单层地下结构抗震性能水平。

现浇再生混凝土框架模型结构地震损伤评估

基于完成的6层现浇再生混凝土(RAC)空间框架结构模型模拟地震试验,提出了再生混凝土框架结构地震破坏等级7级划分标准,明确了基于结构极限状态的抗震性能水平.采用变形和能量线性组合的双重破坏准则对再生混凝土框架结构进行抗震能力评估.结果表明:基于变形和能量线性组合的双参数地震损伤模型,能够很好地评估地震作用下再生混凝土框架结构的损伤发展过程,为基于性能的再生混凝土框架结构抗震优化设计提供了依据.

填充墙框架结构基于性能的抗震评估方法研究

结合国内外对框架结构性能水平的划分标准,将填充墙框架结构的性能水平划分为基本完好、轻微破坏、中等破坏、严重破坏和接近倒塌五个阶段;提出填充墙框架结构各性能水平的失效判别参数和标准,在统计国内外大量试验数据的基础上,提出其不同性能水平对应的层间位移角限值。以等效压杆模型模拟填充墙,采用能力谱方法比较无墙和含墙型框架在地震作用下的响应,并将填充墙框架的实际层间位移与所提性能指标进行比较,结果表明结构在多遇及罕遇地震作用下均满足预定的性能目标。

静力弹塑性分析方法基于位移工程应用的研究

通过对静力弹塑性分析(pushouer)方法的研究和应用,克服基于水平力模式分析方法中的理论不足,采用基于水平位移模式分析方法,便于确定结构层间位移和各构件的弹塑性变形.结合工程实例简要介绍了这种方法的基本原理和实施步骤,表明pushouer方法在工程应用中简单实用,便于操作,而且是一种对建筑结构进行抗震性能评估的快速、准确的方法.

基于价值认知的带隔扇木框架位移角的研究

位移角作为结构抗震性能水准的评价指标之一,被工程界广泛采用。为研究带隔扇木框架最大位移角与抗震性能等级之间的关系,参照清工部《工程做法则例》制作3组1∶2的缩尺模型并进行拟静力试验,得到水平往复荷载下带隔扇木框架的破坏特征及力学性能。通过对试验数据和有限元数值模拟结果的分析,在剖析隔扇构成及其价值赋存形式的基础上,结合非结构构件的抗震性能等级划分,综合考虑文物价值和构件损坏程度对隔扇的抗震性能影响,给出带隔扇木框架在不同抗震性能水平下的位移角参考限值。