基于能力谱的弯剪复合型金属阻尼器加固既有混凝土框架性能化抗震设计方法

随着近年来中国对建筑结构的抗震性能要求不断提高,既有混凝土框架难以满足多水准抗震性能标准的要求,采用金属阻尼器加固既有混凝土框架可显著提高其抗震性能,有利于满足现有抗震性能目标,然而目前对于相应的的性能化抗震设计方法研究尚不充分。该文提出了基于能力谱的金属阻尼器加固既有混凝土框架抗震性能化设计方法,为了实现不同烈度地震下的多性能水准目标,采用具有多阶屈服特征的弯剪复合型金属阻尼器。基于对既有混凝土框架的静力推覆分析,将框架的推覆曲线转化为等效的双折线能力谱,设定加固后结构在多遇、设防和罕遇地震下的层间位移角性能目标,确定结构能力谱曲线和需求谱曲线的交点。考虑金属阻尼器进入屈服阶段后的附加阻尼比,计算出结构在不同烈度地震下的等效阻尼比,根据性能点计算出金属阻尼器剪切和弯曲芯板的屈服承载力。基于上述设计方法对4层、6层和9层既有混凝土框架进行加固,通过OpenSees软件建立弹塑性分析模型,并通过试验结果验证了模型的准确性,通过时程分析结果表明了加固后的结构满足预定的性能目标,证明了提出的设计方法的可靠性和有效性。该文研究成果将为金属阻尼器加固既有混凝土框架的抗震设计提供理论依据。

梁端弹簧型自复位钢筋混凝土框架基于性能的抗震设计方法

梁端弹簧型自复位框架(self-centering frame, SCF)结构作为一种新型抗震结构体系,通过梁柱节点铰接构造来使整体结构抗侧刚度弱化,并在梁端设置钢板弹簧来给节点设定确定的转动刚度,从而达到地震作用下结构减震和震后结构自复位的目标。在已有理论和试验研究的基础上,对梁端弹簧型自复位框架的抗震设计方法进行了研究,并给出了此类结构的抗震性能水准以及结构的抗震设计流程。结合一幢三层自复位耗能框架结构的设计实例,进行基于性能的结构抗震设计,通过有限元模拟对该结构的动力响应与常规框架进行比较分析。结果表明:梁端弹簧型自复位耗能框架结构具有较小的加速度响应和层剪力响应,以及良好的变形性能。研究结果表明,梁端弹簧型自复位框架结构具有优越的抗震性能。

超限高层建筑基于性能的抗震设计方法

本文针对超限高层建筑的抗震设计,探讨了基于性能的抗震设计方法。首先,介绍了超限高层建筑的抗震性能要求,强调了其在地震条件下的安全性和稳定性。然后,概述了基于性能的抗震设计方法,包括性能目标的确定、地震荷载的分析、结构响应分析等内容。详细阐述了超限高层建筑的结构响应分析,包括地震反应谱分析、时程分析等方法。最后,提出了超限高层建筑的抗震设计策略,包括增加结构强度、提升结构的延性、采用减振措施等方法,以实现更好的抗震性能。

钢结构精细化抗震设计方法综述

相较于传统的钢结构抗震设计方法,采用钢结构精细化抗震设计方法时,地震作用效应取值与结构的延性发生更为明确的关联,且板件、构件、结构的分类基于延性,力学概念更为清晰。详细介绍了结构影响系数的计算方法,构件抗震验算方法,板件、构件和结构的分类,并介绍了不同钢结构体系的屈服机制、验算方法以及钢结构抗震性能化设计方法。

岩土工程设计中的地震响应分析与抗震设计方法研究

本文围绕岩土工程设计中的地震响应分析与抗震设计方法展开研究。在第一章中,介绍了岩土工程与地震的关联性、地震波的基本特性与地震响应理论以及岩土材料的力学特性与地震效应。第二章探讨了地震响应分析的方法及应用,包括动力分析方法、地震响应分析模型的建立以及岩土工程地震响应分析的案例研究。第三章提出了抗震设计的概念与基本原则,包括抗震设计的目标和基本原则、抗震设计方法在岩土工程中的应用场景以及抗震设计标准及规定。在第四章,本文研究了传统抗震设计方法和新型抗震设计技术。通过对传统抗震设计方法的研究和新型抗震设计技术的应用,提出了抗震设计方法的比较与优化思路。一章,论文探讨了抗震设计技术的未来发展趋势和面临的挑战以及对未来岩土工程抗震设计的期望与展望。通过本文的研究,可以为岩土工程设计中的地震响应分析与抗震设计方法提供了理论支撑和实践指导,为未来岩土工程抗震设计的发展提供了思路和方向。同时,本文也为相关领域的研究者提供了借鉴和参考,推动了岩土工程抗震设计的进步和创新。

基于位移的模块式加筋土挡墙抗震设计方法研究

性态设计是支挡结构工程抗震设计的前沿科学问题。以模块式加筋土挡墙为试验对象,通过振动台试验,探究模块式加筋土挡墙的变形模式;收集归纳挡土墙位移计算方法,分析不同破坏模式下屈服加速度系数分布规律;对比不同计算方法计算值与实测值的一致性。研究结果表明:挡墙的位移模式为平移与转动耦合,且以转动为主;不同破坏模式下安全系数法求解的屈服加速度系数均随输入加速度幅值增大而减小,简便方法和能量法所得屈服加速度系数为常数;将屈服加速度系数代入不同位移计算方法对比,提出在不同峰值加速度时,可分别采用Richards and Elms上限法(0.4g以下)、Cai and Bathurst平均上限法(0.4g~0.6g)、Newmark上限法(0.6g~0.8g)、Whitman and Liao平均拟合法(0.8g~1.0g)进行位移计算。最后,对模块式加筋土挡墙的抗震设计流程进行归纳。

平面凹凸不规则高层结构弱连接楼盖在水平地震作用下的抗震设计方法

一般建筑平面饱满规则时,楼盖设计主要由竖向荷载起控制作用,现行规范缺乏针对楼盖在水平地震作用下的内力计算方法和相应构造设计的规定。但是对于平面凹凸不规则结构的弱连接楼盖,水平地震作用可能会对楼盖配筋设计起到控制作用。通过总结已取得设计经验和研究成果,从弱连接楼盖面内实际受力出发,提出了弱连接楼盖面内受力抗震性能目标的相关建议,初步列出了弱连接楼盖一些基本构造要求,提出一个较为完整的弱连接楼盖的抗震设计方法。结果表明:该方法具有较可靠的理论基础和较清楚的物理概念,且考虑了双向地震等不利因素的影响,可更好满足结构抗震安全性的要求,可以在设计中推广使用。

预制拼装桥墩基于性能的抗震设计方法研究

为研究预制拼装桥墩的抗震设计方法,总结了墩顶位移的计算方法;基于等效线性化方法,将加速度反应谱转化为弹性位移反应谱,修正等效粘滞阻尼系数,给出基于性能的抗震设计流程,并通过实例进行验算。采用基于性能的抗震设计方法可以有效计算出预制拼装桥墩的设计最大承载力以及极限承载力,计算效率快,精度高。

地铁地下结构抗震设计方法差异性规律研究

详细介绍动力时程分析方法、反应位移法、整体式反应位移法、强制反应位移法、张建民地震土压力方法、简化地震土压力方法、反应加速度法、地下结构Pushover分析方法等地铁地下结构抗震设计方法。结合以上各种抗震设计方法,计算不同地质条件以及不同埋深条件下北京地下直径线单层框架结构侧墙变形(顶底板位移差值)及结构内力,并对其结果进行比较分析,为探讨各种设计方法计算结果的差异性规律提供一定的依据。结果表明,不同土层条件时,反应加速度法、地下结构Pushover分析方法与动力时程分析方法计算值基本一致;不同埋深条件时,基于日本铁路抗震设计规范动弹簧系数的反应位移法、张建民地震土压力方法与动力时程分析方法计算值更为接近。

基于刚度和位移带可更换构件RCS混合框架结构抗震设计方法

带可更换构件的RCS混合框架结构作为一种新型的可恢复功能结构,其抗震设计方法尚不明确。基于其结构受力特性及现行抗震规范中性能水准的划分,提出了正常使用、耗能构件可更换、主框架可修复、生命安全及防止倒塌等5个性能水准,明确了结构在不同性能水准下的受力状态和指标限值。将弹性刚度比和屈服位移比作为结构设计控制参数,提出了基于双参数的带可更换构件RCS混合框架结构抗震设计方法,并给出了抗震设计的具体实施步骤和构件截面设计方法。通过非线性静力分析及动力时程分析,对一幢3层带可更换构件的RCS混合框架结构进行抗震设计。分析结果表明:结构能满足预期的不同性能水准,所提抗震设计方法是有效性的。

体外预应力自复位框架基于性能的抗震设计方法

体外预应力自复位框架通过设置铰接节点弱化结构整体抗侧刚度,减小输入到结构中地震能量,地震作用后利用钢绞线的弹性回复力进行自复位。在已有的理论分析和试验研究基础上,对体外预应力自复位框架结构的抗震设计方法进行了研究。确定了体外预应力自复位框架结构的抗震性能水准、多道防线的布置以及抗震设计流程。以一个三层三跨体外预应力自复位框架为例进行了基于性能的抗震设计,采用有限元程序进行动力时程分析,输入3条地震波模拟结构经历设计烈度地震、罕遇地震的动力响应。分析结果表明:体外预应力自复位框架结构在罕遇地震作用下,最大层间位移角满足设计要求的性能目标,验证了基于性能抗震设计方法的有效性,同时表明体外预应力自复位框架结构具有良好的自复位能力和优异的抗震性能。

工程结构基于性能的抗震设计方法研究

基于性能的抗震设计在国内外受到广泛研究,并被认为是将来抗震设计的发展方向。本文对国内外基于性能的抗震设计中的一些问题,以及常用的基于性能的抗震设计方法作了较系统的综述,初步探讨了现阶段进行结构性能抗震设计的方法和步骤。

钢筋混凝土框架刚塑性抗震设计方法研究

在罕遇地震作用下,钢筋混凝土框架结构通常要经历相当大的塑性变形,地震输入的动能绝大部分转化为塑性变形能而被耗散,仅有很少部分转化为弹性变形能,基于这种能量转化机制,采用刚塑性模型来预测地震反应。同时建议在结构设计时于适当位置预设塑性铰,使结构在强烈地震作用下的能量耗散集中在塑性铰处,并保证结构整体性,从而达到结构大震不倒的设防水准。以塑性理论为基础,发展了一种适用于钢筋混凝土框架结构刚塑性抗震设计方法。文中最后以5层钢筋混凝土框架为例给出了分析结果,并与弹塑性时程分析进行了对比,两者的一致性是相当满意的。由此表明,刚塑性抗震设计方法概念清晰,计算简单,具有可靠精度,可以满足罕遇地震作用下钢筋混凝土框架结构抗震设计要求。

考虑余震影响的RC框架结构抗震设计方法

历史地震表明强余震会进一步增大结构的破坏程度甚至使其倒塌,但是我国乃至世界上的所有抗震设计规范均只考虑主震作用而没有直接考虑余震影响。为提出能有效考虑余震影响的抗震设计方法,文章基于主余震设计谱和主震设计谱共设计了12个钢筋混凝土(RC)框架结构。选取50条实际主余震地震动对所有结构进行增量动力分析进而得到结构倒塌易损性,对比分析了主余震、主震影响区域结构的倒塌储备系数CMR,发现仅采用设计谱进行弹性设计会使得主余震影响区域结构的CMR会小于主震影响区域结构。为实现主余震、主震影响区域结构的倒塌储备等效,首先给出了以基本周期T_(1)为变量的S_(a, 50%collapse)预测公式,然后推导了结构倒塌储备等效方程,并结合设计谱进行数值求解,最后给出了倒塌储备等效条件下以主震影响区域结构基本周期T_(1,M)为变量的主余震影响区域结构基本周期T_(1,A)预测公式,综合使用该预测公式和主余震设计谱可以实现主余震、主震影响区域结构的倒塌储备等效。

一种受控摇摆式钢筋混凝土框架基于性能的抗震设计方法

受控摇摆式钢筋混凝土框架通过引入弹性摇摆柱和摇摆节点来弱化结构整体刚度,减少结构在地震中的损伤,并使用无黏结后张预应力筋提供结构弹性恢复力,实现结构地震后自复位。在已有理论分析和试验研究的基础上,对该类结构的抗震设计方法进行研究,确定受控摇摆式钢筋混凝土框架结构的抗震性能水准,给出抗震设计流程。以一个三层三跨钢筋混凝土框架为例进行基于性能的抗震设计,选用3条波进行动力时程分析,模拟结构遭遇罕遇地震的动力响应。分析结果表明:受控摇摆式钢筋混凝土框架结构在罕遇地震作用下,最大层间位移角满足设计要求的性能目标,并且表现出优异的抗震性能的和良好的自复位能力,验证了基于性能抗震设计方法的有效性。

钢筋混凝土框架结构基于性能的抗震设计方法

以变形需求作为设计参数,阐明了RC框架结构基于性能的抗震设计方法的基本原理及步骤:利用弹塑性位移谱法求解结构的位移与变形需求,在层间位移角满足特定要求后,将梁柱塑性铰区的转动量值作为性能设计的参数,结合预期的性能目标由梁柱性能设计方程进行构件变形能力设计。以一10层框架结构为例,给出了RC框架结构基于性能的抗震设计的完整过程,并通过弹塑性时程分析作了比较验证。结果表明:弹塑性位移谱法求解结构位移需求是一种可为工程接受的、简便有效的方法,通过梁柱性能设计方程对变形能力进行定量设计,可将结构的破损程度控制在预先设定的性能目标范围内。

拉链柱式中心支撑钢框架构件抗震设计方法

针对拉链柱式中心支撑钢框架结构中相关结构构件(拉链柱、支撑跨柱)设计方法研究较少、有关此类体系抗震性能如何还不十分明确的情况,提出了基于SRSS内力组合原则的拉链柱、支撑跨柱的设计经验公式。基于此建议设计了6层和12层拉链柱式中心支撑钢框架结构算例,并与悬挂拉链柱式中心支撑钢框架结构算例的自振特性、用钢量、多遇及罕遇地震下的动力响应等指标进行了比较。结果表明:两类算例的动力响应类似,均可满足抗震规范GB50011"小震不坏"、"大震不倒"的抗震设防目标。因按本文方法设计的结构用钢量较少,综合抗震性能较优,建议拉链柱以及支撑跨柱采用本文方法。

地震波条件下海底管线抗震设计方法研究

目前工程设计中使用的海底管线抗震设计方法给出的地震应力值偏大,计算结果与管线结构参数和埋设深度等几乎没有关系。理论分析及海底管线的实际埋设环境证明,在一般海底管线工程的设计地震条件下,约束海底管线的土壤很容易进入塑性滑移状态,已超出现用抗震设计方法的前提条件,即管土之间的约束为弹性约束。对于约束土壤进入塑性滑移状态,给出了新的地震应力计算方法———极限地震应力计算法,并根据决定极限应力大小的单位长度管线极限约束力的计算方式,把极限地震应力计算法分为单位长度摩擦力法、修正法和加权平均法。两个实际工程算例的比较分析结果说明,极限地震应力法能准确地反映海底管线的实际地震应力状况,解决现用抗震设计方法中存在的问题。

桥梁实用延性抗震设计方法研究

针对铁路桥梁中应用广泛的单柱式桥墩 ,考虑多种跨度 ,多种墩高和多种场地及多种地震烈度的情况 ,在进行大量的桥墩结构线性和非线性弹塑性动力计算分析的基础上 ,通过对大量数据的统计分析 ,得到桥墩线弹性最大弯矩比和非线性位移延性比参数的变化规律 ,基于概率性的结构随机地震反应理论 ,建立了由线弹性动力分析结果来估算桥墩结构的位移延性响应的方法。

剪切型结构基于损伤的抗震设计方法研究

提出一种剪切型结构基于损伤的新型抗震设计方法.鉴于以往针对结构最大位移模式的研究没有考虑低周疲劳累积损伤的影响,对若干典型剪切型多自由度体系进行大量弹塑性时程分析,探讨了当最大层间损伤达到某一确定值时结构沿竖向楼层的最大位移分布模式,提出了不同周期结构的最大位移分布计算公式;结合规范设计反应谱建立了等延性屈服点谱,提出了基于最不利楼层容许损伤和结构整体目标延性的抗震设计方法和步骤.算例分析表明,按该方法进行结构设计,能有效控制结构最不利楼层的损伤和结构整体延性,确保实现"大震不倒"的抗震设计目标.