震后可恢复功能的预应力钢结构体系研究展望

作者从震后可恢复功能的钢框架体系、钢框架-中心支撑体系、钢柱脚、钢支撑、钢板剪力墙等5个方面对国内外研究现状进行综述与分析,指出了震后可恢复功能的预应力钢结构需要进一步深入研究的结构体系、构件和节点构造等关键问题.

考虑功能恢复的钢筋混凝土结构韧性抗震设计方法探究

考虑功能恢复的钢筋混凝土结构韧性抗震设计,在梳理总结国内和国外有关文献资料并掌握混凝土结构韧性抗震设计指标与工程需求关系的基础上,将混凝土结构抗震位移反应谱的确定、混凝土结构等效目标位移的确定、混凝土结构等效目标刚度的确定作为设计方法的核心内容。而后依托于西安市的某工程项目开展案例分析,以此为广大设计从业者提供一点理论和实践参考。

医疗建筑非结构系统基于性能的抗震设计探讨

医疗建筑在地震中担负着抗震救灾的重要职能,不仅主体结构在地震时需安全可靠,其非结构系统的功能可恢复性也至关重要。本文首先介绍了医疗建筑非结构系统的分类和震害表现,综述了国内外相关抗震规范要求及抗震研究进展,其次提出了基于性能的非结构构件抗震设计的两种方法,总结了医疗建筑中的填充墙、吊顶、医疗设备、管道等非结构构件基于性能的抗震设计要求,最后对非结构系统的下一步研究工作提出了建议。

可恢复功能复合结构体系基于层间位移角谱的抗震设计方法

针对可恢复功能结构的抗震韧性设计,需解决震后功能恢复需求与抗震韧性能力之间的量化问题。为此,以层间位移角为主要设计指标,采用拓展弯剪双梁模型初步建立了可恢复功能复合结构体系基于层间位移角谱的抗震设计方法。在设防和罕遇两水准地震作用下,采用弹性设计计算和弹塑性响应估算的两阶段设计框架和流程。弹性阶段采用由层间位移角谱建立的震后功能恢复需求与抗震韧性能力之间的量化关系完成参数计算,弹塑性阶段进行响应估算完成位移与层间位移角的验算。基于概率考虑残余位移的性能评估表明:据此方法设计的复合体系可以实现两水准地震作用下的设计目标;相比无控结构,复合体系不仅在两水准地震作用下的层间位移角均值降幅达到50%和60%,而且在增量地震作用下残余变形和损伤分布均得到有效控制。

装配式钢结构抗震性能研究进展

对近年来有关装配式钢结构抗震性能的研究成果进行了归纳,主要总结新型装配式节点、抗侧系统(支撑和墙体)以及结构体系的抗震性能。综合论述了装配式刚接节点、自复位节点和损伤控制节点的主要研究成果;对新型装配式支撑和墙板的抗震性能进行了评述,认为目前应加大新型冷弯薄壁型钢预制装配式墙板的开发和推广力度;总结了装配式钢结构整体抗震性能数值分析和试验研究现状,认为应恰当运用多尺度有限元模拟技术和实时混合模拟技术,实现对装配式钢结构抗震性能的准确评估。最后,通过对现有研究成果与应用现状的分析,提出应将"震后可恢复功能"的抗震设计思路应用于新型装配式钢结构,进而提出装配式钢结构抗震性能研究与设计的"系统观点"。

桥梁抗震设计理论发展:从结构抗震减震到震后可恢复设计

为了总结桥梁抗震理论与技术的现状和成果,探究桥梁抗震设计理论的未来发展方向,简要回顾了桥梁抗震设计理论的发展过程,介绍了国内外相关规范基于强度的桥梁延性体系设计方法,进一步论述并总结基于性能的桥梁抗震设计的框架与进展,详细讨论了基于位移的性能设计方法和全概率结构抗震性能设计与评估方法。系统介绍了常用的桥梁减震、耗能装置的基本构造、工作原理、分析模型以及应用状况等,分析近年来桥梁减震、耗能技术发展的新动向,指出桥梁减震、耗能技术正由单一的结构减震目标向面向结构性能控制转变,包括减震措施在非地震状态下的性能控制、以及考虑震后结构功能恢复的全寿命期性能控制等。介绍了目前结构抗震研究的新热点——基于震后可恢复性的新型结构抗震体系,详细分析基于摇摆基础和预应力节段拼装桥墩自恢复体系的作用机制和工作原理,讨论自恢复体系在震后结构性能恢复上的优势。在此基础上,展望桥梁抗震的未来发展方向,指出基于震后桥梁使用功能的抗震设计方法和具有自复位、低损伤特性的新型桥梁结构体系将是桥梁抗震研究的热点和重点。

基于建筑抗震韧性评价标准的某教学楼抗震韧性评价分析

对传统抗震设防目标和"可恢复功能"的抗震设计理念进行了介绍,采用新编国家标准《建筑抗震韧性评价标准》中的评价方法,对一栋新建小学教学楼进行了抗震韧性评价分析,对其修复费用、修复时间和人员损失进行了评估,以确定其抗震韧性等级。结果表明,抗震韧性评价可以对建筑物抗震性能进行量化分析,提供更易理解且更有价值的性能指标;同时,抗震韧性评价可以更加直观地验证"三水准"抗震设防目标,并发现非结构构件往往是造成人员伤亡和抗震修复代价的主要因素。

新型可更换墙脚部件剪力墙设计方法及分析

提出一种新型的可更换墙脚部件的剪力墙.介绍了该可更换墙脚部件剪力墙的设计方法,并对可更换墙脚部件剪力墙与传统钢筋混凝土剪力墙进行数值模拟和对比分析.计算结果表明,设计合理的可更换墙脚部件剪力墙不但具有良好的抗震性能,而且能够将破坏集中在可更换部件.

基于韧性的摇摆桥墩桥梁抗震研究综述

实现地震后桥梁使用功能的快速恢复即基于韧性的桥梁抗震设计方法是当前研究的热点方向.首先,总结基于韧性的抗震设计理论,从摇摆体系、自复位体系、可更换构件体系3个方面展开详细探讨,介绍易损性分析曲线研究的发展阶段.然后,回顾国内外摇摆桥墩可恢复性设计理论与试验研究现状,分析摇摆桥墩在震后恢复上的优势及不同摇摆桥墩体系的特点.最后,归纳现有的计算分析方法,讨论当前基于韧性的桥梁抗震设计研究中的不足和发展趋势.研究结果表明:基于韧性的抗震设计理念及摇摆桥墩在桥梁震后恢复上的优势已得到普遍认可,但仍存在一些问题需进一步研究;基于韧性抗震设计亟待实现韧性指标量化及多道设防指标的梯度控制;摇摆桥墩的关键构造问题有待解决,应注重新材料、新构造形式的开发;现有分析模型忽略了增加耗能装置后的体系阻尼的变化,需进一步研究桥梁抗震性能与韧性耗能复位装置的交互作用.

带扩孔螺栓连接型消能梁段的Y形偏心支撑结构抗震性能研究

地震作用下,Y形偏心支撑结构需有效增大消能梁段的延性和耗能能力、减小消能梁段的变形,以使其满足"多遇地震、设防地震下无损伤,罕遇地震下损伤较小且震后功能可快速修复"的抗震设防目标。基于短剪切型消能梁段和剪切扩孔型螺栓连接的力学性能,提出一种用于Y形偏心支撑结构中的新型扩孔螺栓连接型消能梁段;采用校正的数值仿真分析法对短剪切型消能梁段、剪切扩孔型螺栓连接、扩孔螺栓连接型消能梁段进行研究,以明确扩孔螺栓连接型消能梁段的力学性能和耗能模式。经对某合理设计的带扩孔螺栓连接型消能梁段的Y形偏心支撑结构分析表明,多遇地震和设防地震下消能梁段无明显变形和损伤,罕遇地震下通过剪切扩孔型螺栓连接和短剪切型消能梁段双重耗能机制,有效提高偏心支撑结构的抗震性能和减小消能梁段的损伤,为偏心支撑结构的抗震设计提供新的思路和方法。

绵竹市广济镇灾后重建的规划设计与几点思考

文章概括介绍了汶川地震灾后恢复重建工作中,东南大学承担的绵竹市广济镇的总体规划、村庄规划、农民住宅设计以及镇区援建公共建筑设计。着重对规划设计中体现出来整体性和延续性、功能的意义、地域性以及抗震设计等问题做出反思。

带可更换连梁的新型联肢剪力墙的设计与分析

提出了一种新型可更换连梁,在连梁中部设置耗能部件,地震时塑形变形集中在耗能部件(可更换段),震后方便更换,非更换段在地震作用下不屈服.介绍了可更换连梁的设计方法,并对带有可更换连梁的新型联肢剪力墙和传统联肢剪力墙进行了时程分析和对比.分析结果表明:在小震作用下,可更换连梁没有屈服,对墙肢提供约束,在中震和大震作用下,可更换连梁屈服,其塑形变形集中在可更换段,非更换段保持弹性;与传统联肢剪力墙相比,新型联肢剪力墙的抗震性能显著改善.最后,提出了新型连梁变形与层间位移角的关系,为可更换段的设计提供依据.

工程结构可更换的设计思想和实现途径

传统的抗震结构在强震后经常修复困难或代价昂贵。鉴于此,文中提出工程结构可更换的设计思想,并指出实现工程结构可更换的设计途径,通过2个例子阐述了可更换设计思想,并简要介绍了目前工程结构可更换研究现状,文中的研究对推动可更换的设计思想在工程中的应用和发展具有重要科学意义和现实意义。

震后功能可快速恢复联肢剪力墙研究

震后功能可快速恢复成为地震工程领域的研究前沿。该文基于损伤控制的思想,提出一种震后功能可快速恢复的联肢剪力墙,由低损伤墙肢和可更换连梁组成。在强烈地震作用下,低损伤墙肢无损坏或轻微损坏,可更换连梁耗散地震能量,震后可通过更换连梁中的消能梁段(或阻尼器)而实现快速修复。试验研究表明,钢管-双层钢板-混凝土组合剪力墙的承载力高,压弯破坏时极限变形能力达1/33,远大于钢筋混凝土剪力墙的变形能力;在1/100位移角时,钢管-双层钢板-混凝土组合剪力墙轻微损坏,可作为低损伤墙肢。该文中可更换钢连梁由中部的消能梁段和两端的非消能梁段组成,大尺寸试件的拟静力试验表明,往复剪切作用下连梁的塑性变形和损伤集中在中部的消能梁段,可更换钢连梁的塑性转角可达0.06 rad,滞回曲线饱满、稳定,通过合理设计连接节点可实现强震后方便更换消能梁段。

震后可恢复功能桥梁结构之摇摆桥梁研究综述

大震不倒,且震后无需修复或者稍加修复就能恢复正常使用功能理念的震后可恢复功能桥梁结构是桥梁地震工程研究的热点之一。同时具有控制损伤和自复位能力的摇摆结构,是实现结构可恢复功能的一种有效途径。对摇摆桥梁结构的研究历程与进展进行了较为系统的梳理和总结。首先介绍了摇摆结构的起源及其在桥梁工程的应用,然后针对摇摆桥梁结构的研发和试验研究、拟静力行为分析方法、动力行为分析模型、抗震设计方法等方面分别进行了探讨。现有研究表明:摇摆桥梁的合理构造和抗震性能得到了各国学者的试验验证,分析理论和设计方法得到不断的发展,但仍然存在一些需要解决的问题。摇摆构造需面向工程需求,研发构造简单、传力机制可靠、耐久性好的摇摆桥梁结构;动力分析理论上,现有模型没有考虑受压区高度影响,需要发展三维动力分析模型和动能折减系数确定方法,使地震作用下摇摆桥梁地震响应和真实情况相一致;缺乏考虑边界条件约束的摇摆桥梁全桥体系动力响应分析;抗震设计上,主要存在性能指标确定等问题,即在明确摇摆结构性能特征基础上,如何平衡抗震性能与经济性能。

钢筋混凝土柱-钢梁混合结构体系研究进展

钢筋混凝土柱-钢梁(RCS)混合结构体系由钢和混凝土两种不同的材料组成,综合了钢结构和混凝土结构各自优势,充分发挥材料性能,结构形式高效经济且低碳,是国内外研究和应用较多的结构体系之一。对国内外有关RCS节点基本受力性能、抗震性能、受剪承载力计算方法,整体结构抗震性能和抗连续倒塌性能,以及功能可恢复结构的研究现状和最新进展进行了综述和分析。对今后研究重点和发展趋势做了展望,对提高我国RCS混合结构研究和设计水平,推广RCS混合结构的工程应用,具有重要参考意义。

基于可更换构件的可恢复功能桥梁防震结构研究综述

基于大震不倒,且震后无需修复或者稍加修复就能恢复正常使用功能理念的可恢复功能桥梁防震结构是桥梁地震工程研究的热点之一。设置可更换构件是实现桥梁结构可恢复功能的一种有效途径,附加可更换构件可恢复功能桥梁防震结构是指:在结构适当部位设置减震装置作为可更换构件,通过牺牲可更换构件从而保护主体结构免受损伤或大幅减小损伤,震后通过更换损坏构件以恢复结构正常使用功能。对附加可更换构件的可恢复功能桥梁防震结构的研究进行了系统的梳理和总结。首先介绍了附加可更换构件的可恢复功能桥梁防震结构的设计理念;然后总结了目前国内外可更换构件的类型、附加可更换构件桥梁结构的抗震性能及其抗震设计方法的研究现状;并通过实际工程应用案例说明了附加可更换构件的可恢复功能桥梁防震结构的工程实践价值;最后探讨了附加可更换构件的可恢复功能桥梁防震结构的发展趋势。现有研究表明,附加可更换构件桥梁结构的功能可恢复性已得到了工程界的认可,但仍然需要在新材料、新构造形式的开发,系统性的试验研究以及抗震性能优化设计等方面开展深入研究。

偏心支撑结构体系的研究进展及展望

偏心支撑结构作为一种消能减震结构体系,近几十年来得到了广泛的研究和应用,取得了许多具有理论价值和工程意义的成果,并在新建建筑、桥梁和建筑抗震加固等领域中得到了应用。随着国家对建筑结构的抗震性能和震后功能快速恢复能力提出了更高的要求,偏心支撑结构在实际工程中将会有更加广泛的应用。为此,从剪切型消能梁段和偏心支撑结构体系的角度出发,详细阐述了剪切型消能梁段的力学性能及其影响因素,以及偏心支撑结构的抗震性能、破坏模式和震后修复方法等。最后,提出一种新型组合楼板和扩孔螺栓连接型消能梁段并应用于偏心支撑结构体系中,由此进一步提高偏心支撑结构的抗震性能和震后功能快速恢复能力,使该种结构体系能更好地适应当前要求。

从12届美国地震工程会议看:消能减震技术研究进展与发展趋势

第12届美国地震工程会议于2022年6月27日~7月1日在盐湖城市举办,会议主题为“重新构想风险与韧性”(Reimaging Risk and Resilience),集中体现过去4年各国学者在地震工程领域的最新研究成果。在抗震设计理念从“延性”到“韧性”的转变中,消能减震技术对结构抗震韧性提升方法与策略成为研究热点。本文细化“韧性”提升路线,从可更换损伤元、自复位阻尼器和抗震韧性减震结构三个层面梳理消能减震技术研究进展;洞察消能减震技术发展趋势——韧性减震装置,从“韧性”视角重新审视现有减震装置研究关键与难点;展望消能减震技术在结构抗震韧性提升方法与策略中的研究方向。

建筑结构耗能减震技术及阻尼器研究进展

建筑结构的消能减震问题事关生命和财产安全及建设成本,是现代结构振动控制领域研究和实践最为广泛的技术,历来受到国际结构工程界的充分重视.自上世纪70年代以来,结构消能减震理论和应用取得长足发展,其中又以阻尼器技术研发和推广为核心,推动消能减震结构不断创新并进入新的历史阶段.综述了结构消能减震技术与阻尼器研发以及结构功能恢复理论和应用相关问题的研究进展,旨在为结构抗震设计研究和工程应用提供参考.