远场地震作用下累积延性比谱的建立

现行的建筑抗震设计规范采用基于强度的弹性设计方法,用非直接方式考虑结构强震下的弹塑性能。而基于能量的性态设计方法既兼顾力和位移两个因素,又能有效地考虑强震持时对结构造成的累积损伤。为研究结构的累积滞回耗能需求与结构单调推覆耗能之间的关系,引入累积延性比谱。通过分析地震波幅值、结构周期、阻尼比等因素对累积延性比谱的影响规律,建立了符合中国场地分类的累积延性比谱。结果显示:累积延性比谱与地震波幅值无关,与结构周期关系不大,可以忽略;当阻尼比和延性系数分别增大时,累积延性比呈增大趋势。另外,结构后期刚度、场地类别、设计地震分组对累积延性比谱均有不同程度的影响。

钢筋混凝土底层柔性结构的需求变形能力

本文提出用累积延性系数评价底层柔性结构的底层需求变形能力,并根据地震时能量守恒关系推导了底层需求变形能力计算公式,然后对多质点体系使用实际地震加速度记录进行弹塑性响应分析,并与上述公式的计算结果进行比较。结果表明,本文提出的计算公式能够较好并安全地预测底层柔性结构的需求变形能力。

钢框架内填RC墙结构层间侧移限值的试验数据统计分析

钢框架内填RC墙结构是一种新型组合结构体系,我国建筑抗震设计规范尚未规定其变形限值。为提出钢框架内填RC墙结构在不同地震水准下合理的层间侧移限值,本文对已有的钢框架内填RC墙结构的试验数据进行了统计分析,基于概率方法分析了钢框架内填RC墙结构在开裂、显著屈服、峰值荷载、破坏时的最大层间侧移比。同时,还采用累积层间塑性侧移比、累积延性比、累积能量耗散系数对钢框架内填RC墙结构破坏时的性能点进行了定量描述。分析结果表明:钢框架内填RC墙结构首次开裂时的平均层间侧移比为1/1368;取单侧置信区间下限确定的钢框架内填RC墙结构显著屈服及峰值时刻的最大层间侧移比分别为1/253及1/97。钢框架内填RC墙结构在破坏时以单侧置信区间下限确定的最大层间侧移比及最大层间位移延性比分别为1/64及3.50;所对应的累积层间塑性侧移比、累积层间位移延性比、以及累积层间能量耗散系数分别为0.12、26.45、及12.13。

远场地震下抗弯钢框架基于能量的性态设计方法

为合理考虑远场地震动的循环效应,结合能量平衡关系、标准化滞回耗能谱、累积延性比谱,提出了抗弯钢框架基于性态的抗震设计方法;给出了具体设计步骤,柱、梁累积滞回耗能计算公式及截面的设计方法;采用此方法设计了1榀5层3跨的抗弯钢框架,通过pushover及弹塑性时程分析评估了设计结构的抗震性能,证明了设计方法的可信性。

多层规则钢框架连体结构动力响应机理研究

为了研究不同强度和刚度多层规则钢框架连体结构动力响应机理,以基本周期、首层剪重比为主要参数建立3个不同强度和刚度多层规则钢框架单体模型,各单体模型通过不同强度的连接构件在结构不同位置(顶层、4层)连接建立3个连体模型,对各模型进行弹塑性时程分析,探讨各模型动力反应。分析结论如下:1各连体模型的层间位移分布和各部位的塑性变形能量分布,在连体模型强侧相对单体模型有减小趋势,连体模型的强侧有一定连接效果;而连体模型的弱侧相对单体模型有减有增,连接效果不明显;2连体模型总体塑性变形能量和柱、梁以及连接构件等的塑性损伤程度受连接构件连接位置的影响,连接构件在中间层连接时明显大于连接构件在顶层连接。

梁柱外伸端板连接的变形及耗能指标研究

为量化梁柱外伸端板连接的极限变形能力及累积耗能能力,对国内外已完成的99个外伸端板连接试验试件进行了分析,基于概率统计方法定量确定了外伸端板连接的最大塑性转角、累积塑性转角、延性系数、累积延性系数、等效能量耗散系数等指标。根据统计的概率密度分布函数曲线确定的置信水平为95%的单侧置信下限值作为上述参数限值依据,所确定外伸端板连接的最大塑性转角、累积塑性转角、延性系数、累积延性系数、等效能量耗散系数分别为0.038 rad、0.43 rad、5.17、42.8和37.7。

抗弯钢框架结构倒塌判定标准的研究

为合理描述抗弯钢框架结构在地震作用下的倒塌状态,对国内外已有的刚接钢框架的试验数据进行收集、统计分析。采用最大层间位移角、累积塑性延性、等效能量耗散系数对刚接钢框架倒塌状态进行量化,并基于参数估计方法确定钢框架结构倒塌时的单侧置信区间,并建议取置信下限作为钢框架结构的倒塌标准。研究结果表明,刚接钢框架倒塌时的最大层间位移角建议取0.035rad;累积塑性延性可取为20;等效能量耗散系数建议取35。

基于滞回耗能谱的钢板剪力墙结构性态设计方法

结构在地震作用下的损伤往往与地面运动的加速度循环特征密切相关,为反映这种地面运动特征,引入了累积延性比,并结合标准化的滞回耗能谱,提出了钢板剪力墙(SPSW)结构基于能量的性态抗震设计方法。该方法给出了SPSW结构中钢梁、钢柱、剪力墙板累积滞回耗能的计算方法,引入捏缩系数来反映构件的滞回特性,采用能力设计方法确定剪力墙板周边的梁、柱截面,确保SPSW结构在罕遇地震作用下出现理想的塑性机构。通过对1榀10层3跨的SPSW结构算例分析,采用弹塑性时程分析对所设计结构进行了验证。计算结果表明:结构最大楼层侧移平均值满足我国现行抗震规范的要求,与设计假定的目标侧移基本一致,验证了建议方法的合理性。

基于能量平衡规律研究低层钢框架结构损伤分布机理

针对低层钢框架损伤分布机理不明确,以钢框架的强柱系数、柱脚形式及首层剪重比为主要研究参量,建立16个典型低层钢框架模型;通过强震作用下的弹塑性时程分析,基于能量平衡原理研究低层钢框架楼层以及构件的损伤分布机理.研究结果表明:罕遇地震输入能量的80%以上靠钢框架构件塑性变形来吸收;低层钢框架首层变形集中,为防止首层破坏,柱脚刚接时强柱系数要求1.7以上,柱脚铰接时,建议强柱系数大于2.当强柱系数大于3时,各层层间位移分布基本均匀,然而刚接梁地震需求性能增大,在设计中对梁高的控制及梁柱节点连接的工艺要求较高.