从汶川地震分析填充墙对结构整体抗震能力影响

通过汶川地震都江堰市建筑震害考察发现,结构中填充墙破坏十分普遍,为此首先总结和讨论了填充墙的几种常见破坏形式及一些典型的填充墙框架失效机理;其次,通过设计例题分析灾区常见的3种形式的框架填充墙结构,并结合结构实际震害特点与相关研究,重点分析了填充墙对结构提高整体抗震能力的作用和影响.研究结果表明,填充墙能够增加结构的整体承载能力,增加结构的抗侧刚度,提高结构整体的变形能力;但填充墙刚度效应在地震作用下容易引起薄弱层破坏和扭转破坏,填充墙的约束效应产生短柱破坏,使结构严重受损甚至出现倒塌.由于填充墙多为脆性材料,一般要先于结构构件发生破坏,从而吸收地震能量,建议以填充墙作为第一道防线的结构整体抗震设计思想.

高层钢结构基于均匀损伤设计的整体抗震能力提高方法

本文主要研究如何通过合理设计来提高高层钢结构的整体抗震能力。首先,给出了高层钢结构的非线性计算模型;其次,建立了高层钢结构在强地震动作用下的倒塌失效模式的极限状态判别准则;然后,通过模态pushover分析,研究了高层钢结构在水平地震作用下的损伤规律;最后,重点研究了高层钢结构的整体抗震能力的提高方法,提出了均匀损伤的设计方法,该方法通过消除结构的薄弱层,来达到提高高层钢结构的整体抗震能力的目的。通过对两栋20层的高层钢框架结构进行极限时程分析和极限pushover分析,验证了文中提出的均匀损伤的设计方法的可行性。本文的工作可为高层钢结构的抗地震倒塌设计提供参考依据。

基于改进点估计法的结构整体概率抗震能力分析

确定能力中位值和能力离差值是结构整体概率抗震能力分析的两个关键问题,文中分析了现有方法存在的缺点。在Zhao-Ono点估计法的基础上,引入基于随机向量边缘概率分布信息的Nataf变换,提出了改进的点估计法。将改进点估计法与Pushover分析相结合,提出了评估结构整体概率抗震能力统计矩的随机Pushover分析方法。以某五层三跨钢筋混凝土框架结构为例,应用本方法,进行结构整体概率抗震能力分析,得到了结构整体抗震能力的易损性曲线。分析表明,所提方法是一种具有较高效率和较好精度的结构整体概率抗震能力的分析方法。

基于Zhou-Nowak数值积分法的结构整体概率抗震能力分析

结构整体概率抗震能力分析是新一代基于性能的地震工程中的一个重要模块,以往的研究主要采用平均值一次二阶矩法或Monte Carlo模拟法,分析了这2种方法存在的问题。为了有效地考虑结构系统随机性对结构整体抗震能力的影响,将Zhou-Nowak数值积分法与结构非线性静力推覆分析相结合,提出了基于Zhou-Nowak数值积分法的结构整体概率抗震能力分析方法,以新一代地震工程模拟仿真软件OpenSees为计算平台,以最大层间位移角作为结构整体抗震能力参数,对钢筋混凝土框架结构的整体概率抗震能力进行分析,并用Monte Carlo模拟法结果进行验证,从而建立了钢筋混凝土框架结构相应于不同性能水准的整体概率抗震能力模型。算例分析表明,所提方法是一种具有较高效率和较好精度的结构整体概率抗震能力分析方法。

填充墙失效可控的结构整体抗震能力提升方法

结构失效模式对应结构整体抗震能力,结构失效时所对应的最小地震作用作为结构的整体抗震能力。通过推覆分析(Pushover)找到结构的失效模式,从而为布置失效填充墙提供信息,通过布置失效填充墙,可改变并消除原有结构的最弱失效模式,从而提高结构的整体抗震能力;通过增量动力时程分析,可最终确定失效填充墙的最佳布置方案及结构的整体抗震能力指标,但填充墙的大量破坏会影响到结构的使用功能。通过在梁下部和填充墙顶部之间布置铅阻尼器既可有效地保护失效填充墙,又能使结构的整体抗震能力得以提高。算例说明了本文提出的分析方法的先进性和可行性,研究结果表明,考虑失效填充墙的作用能够使结构的整体抗震能力得到提高,铅阻尼器能够使失效填充墙的破坏得到有效控制。

延性与脆性结构的抗震能力储备初探

已有的研究表明:延性结构的抗震能力储备分为基本抗震能力储备、整体抗震能力储备和意外抗震能力储备3个层次,而脆性结构的抗震能力储备仅体现在基本抗震能力储备一个层次上.以"5.12"汶川地震灾区量大面广的框架结构和砖混结构为研究对象,对框架等延性结构,重点通过现场考察、计算、比较分析等手段,定性研究提高结构整体抗震能力和意外抗震能力储备的影响因素;而对砖混类脆性结构,则侧重于对基本抗震能力储备的定量研究;通过对传统砖混住宅、大开间住宅和教学楼3类砖混结构各段墙体对应的抗震能力储备系数的计算,给出了各类砖混结构在地震中破坏程度不同的主要原因.

高层钢框架结构的薄弱层加强与最弱失效模式控制

主要研究通过加强薄弱层的方法对高层钢框架结构的最弱失效模式进行控制的方法。首先,给出了结构的非线性计算模型和倒塌失效模式判别准则;然后,利用均匀损伤的概念,给出了高层钢框架结构的损伤模型及结构的变截面位置;最后,重点研究了高层钢框架结构的最弱失效模式中的薄弱层的加强准则。通过加强最弱失效模式中的薄弱层,可消除结构的最弱失效模式,验证了本文中地震失效模式控制方法的有效性。本文的研究表明,通过加强最弱失效模式中的薄弱层,可使高层钢框架结构的失效模式得到控制。

高层钢结构地震失效模式控制的失效路径修正法

本文主要研究高层钢框架结构的地震失效模式及其控制方法。首先,给出了高层钢结构的地震失效模式的分析方法;其次,提出了根据结构的失效路径来加强构件对高层钢结构的地震失效模式进行控制的方法;然后,提出了结构整体抗震能力的分析方法以及分别相应于设计能力和屈服能力的能力储备分析方法;最后,通过对一座15层的钢框架结构进行典型地震动下的极限时程分析和极限pushover分析,得到高层钢框架结构的失效模式和整体抗震能力以及相应于最弱失效模式的能力储备,并验证了本文中地震失效模式控制方法的有效性。本文的研究表明,高层钢结构的地震失效模式控制可以采用结构失效路径修正(薄弱构件加强)来实现。

多级力控制随机Pushover方法

提出"次中震"的概念,将"小震、次中震、中震、大震"四级地震水准与"轻微破坏、中等破坏、严重破坏、倒塌"四级整体极限状态相对应,提出多级力控制Pushover方法。考虑结构的随机性,将蒙特卡洛模拟法与多级力控制Pushover方法相结合,提出多级力控制随机Pushover方法。将该法应用于钢筋混凝土框架结构,得到结构整体抗震能力易损性曲线。