基于性能的既有钢筋混凝土结构抗震评估方法与应用

第五代《中国地震动参数区划图》颁布实施以后,抗震设防要求全面提高,抗震评估和加固工作也遇到了越来越复杂的挑战。引入基于性能的抗震设计原理,提出基于性能的既有结构抗震评估方法,介绍了方法体系中地震作用取值、抗震性能目标、耐久性损伤模型和抗震分析方法等内容,并以一框架结构教学楼加固项目为例,说明了基于性能的抗震评估与加固设计的可行性。研究结果表明:对于一般既有建筑,应根据等超越概率原则来调整其地震作用;既有建筑抗震设防目标在相同概率保证的前提下与新建建筑保持一致,因此其抗震性能目标可参照新建建筑的相关规定确定;既有结构的性能评估应考虑其耐久性损伤;基于性能的既有建筑抗震评估方法,能直接定量评估建筑结构在中震和大震下的性能,因此可更准确判断既有建筑是否需要抗震加固及如何更有效地加固结构。

既有钢筋混凝土结构性能分析

针对既有钢筋混凝土结构的性能分析、可靠性评估以及强度衰减分析,是进行工程加固改造的前提。本文对既有钢筋混凝土结构性能评估方法以及建筑结构抗力衰减进行分析,指出当前建筑结构剩余承裁力评估的重要性。

既有钢筋混凝土结构抗震设防目标与性能评估

以基于性能的抗震设计与评估理论为基础,考虑既有钢筋混凝土结构性能特点,结合我国现行抗震设计规范,对国内外规范及相关研究成果进行对比分析,给出既有建筑地震作用取值方法、抗震设防性能目标及性能指标的量化标准。给出既有建筑结构有限元分析模型的建立方法,形成较为系统的既有建筑抗震性能评价体系,其实用性及有效性通过对某一实际工程进行的抗震性能评估得以验证。分析结果表明:既有建筑结构抗震性能较拟建之初有明显降低,有必要建立既有建筑结构有限元分析模型。在进行抗震性能评估时,为获得较合理的评估结果,应根据后续使用期确定相应地震作用取值。结合给出的抗震性能目标、性能指标及其量化标准,该评价体系能够对既有钢筋混凝土结构进行合理、可靠的抗震性能评估。

基于性能的既有钢筋混凝土建筑结构抗震评估与加固技术研究

根据我国现行的建筑结构抗震规范,无论是新建建筑结构的抗震设计还是既有建筑结构的抗震评估与加固,均通过小震弹性承载力计算+抗震延性构造措施来达到"小震不坏、中震可修、大震不倒"的抗震设防目标(对于不规则且具有明显薄弱部位的建筑结构还需要进行罕遇地震作用下的弹塑性层间变形验算)。对于抗震延性构造措施不满足现行规范的既有建筑结构的评估、改建、扩建,如果仅通过小震弹性的承载力计算,显然无法达到"大震不倒"的目标。本文通过引入国际上先进的基于性能的结构抗震思想,以结构层间位移和结构构件变形作为性能目标,从定量上解决了既有钢筋混凝土建筑结构的抗震评估与加固问题。

基于贝叶斯理论的既有钢筋混凝土框架性能退化预测模型研究

在既有钢筋混凝土建筑中,由于结构所处环境各自不同,仅基于类似既有建筑的历史记录的经验数据的预测可能会产生误导,而贝叶斯定理提供了一种综合考虑经验数据和检测数据的方法,可根据检测数据动态更新预测模型。然而在贝叶斯分析过程中需要抽取大量的随机样本,因此引入Kriging自适应近似模型来降低计算成本。通过和有限元模型计算结果的对比,近似模型在提高计算效率的同时,也可保证分析结果的精确度在合理误差范围内。将贝叶斯理论应用到钢筋混凝土框架结构刚度退化系数预测模型中,发现检测数据的引入对后验分布有着显著影响,结构性能的预测依赖于信息的更新,基于贝叶斯理论的预测模型可以给出符合当前工程实际情况的预测模型。

既有钢筋混凝土拱桥耐久性的模糊综合评估

考虑到钢筋混凝土结构耐久性影响因素的复杂性,运用模糊数学,对既有钢筋混凝土拱桥耐久性的合理评估进行了探讨.将钢筋混凝土拱桥分为构件和结构2个层次,并建立相应的隶属函数,从而得到既有钢筋混凝土拱桥耐久性的评估模型;利用所建立的模型,对某钢筋混凝土拱桥的耐久性进行了评估.结果表明,模糊综合评估具有较好的工程实用性.

基于性能的既有钢筋混凝土建筑结构抗震评估与加固技术研究

根据我国现行的建筑结构抗震规范,在新建建筑结构和既有建筑结构的抗震评估均通过抗震承载力计算和抗震构造延性措施来达到抗震预防目标,对于具有明显薄弱或者不规则的建筑部位结构需要进行弹性层间变形计算。以层间结构位移和变形构件作为性能参考目标,从定量上和理论上解决了既有钢筋混凝土建筑结构的抗震评估与加固问题。

既有混凝土框架结构的损伤机制与抗震能力

为了分析结构损伤模式对结构抗震能力评估结果的影响,通过楼层综合抗震能力指数法(SCSCI)和强度与延性法(SD),研究了既有钢筋混凝土框架结构楼层损伤破坏的强度与变形机制,重点指出构件强度与非线性内力、变形的耦合及其对抗震能力的影响,揭示了楼层综合抗震能力指数法评估大震下结构性能的局限。通过一算例的PushOver分析进一步检验了SCSCI法和SD法两种评估方法的有效性,分析结果表明:强度与延性法能预测设防地震和大震下混凝土框架结构的抗震性能,而楼层综合抗震能力指数法仅适用于评估结构抵抗设防地震的能力。借助成熟的软件平台,强度与延性法能用于建筑结构抗震能力的快速评估。