CFRP加固震损钢筋混凝土框架结构的抗整体性倒塌能力分析

首先介绍了CFRP加固受损钢筋混凝土柱的数值模拟方法,通过OpenSees软件进行了建模分析,数值模拟结果与试验结果的对比验证了该数值模型的有效性;其次,对一6层钢筋混凝土框架以受极罕遇地震影响进行预损,采用损伤指数和折减系数的方法建立震损钢筋混凝土框架的分析模型,并选择5种不同的CFRP加固方案对其进行加固;最后,对CFRP加固的震损RC框架进行增量动力分析。定量的评价了CFRP加固震损RC框架的抗整体性倒塌能力和抗倒塌安全储备。结果表明:CFRP加固能有效提高震损钢筋混凝土框架结构的抗震性能。加固部位的选择对加固效果的影响很大,在所选用的5种CFRP加固方案中,对底层及第2层的梁柱进行加固的方案对提高震损钢筋混凝土框架的抗整体性倒塌能力效果最佳。

基于损伤指数的钢筋混凝土框架结构震后安全性鉴定新方法——试验研究

地震后迅速对震区的建筑结构进行准确的安全性鉴定至关重要。目前,我国地震现场建筑物损伤鉴定仍主要由专家依据经验给出判定结果。这样的方法难以避免由于鉴定者对结构震害现象的主观理解不同而导致的鉴定结果的差异,鉴定结论客观性不足。为解决这一问题,本文以钢筋混凝土框架结构为研究对象,提出一套基于损伤指数的结构震后安全性鉴定新方法。文中首先进行了一系列典型钢筋混凝土构件(8根柱试件、4根梁试件)的低周反复加载试验,记录下构件在每级控制位移下的损伤照片,并计算出相应的损伤指数,建立典型构件损伤指数和宏观损伤现象的对应关系,给出图例集;随后研究并筛选出合理的依据构件损伤指数计算整体结构损伤指数的方法;进而依据结构损伤指数给出损伤水平鉴定结果。最后,以一幢鲁甸地震中发生严重损伤的钢筋混凝土框架结构为例,采用本方法进行损伤鉴定,并与地震现场专家给出的鉴定结果相比较,验证了本方法的可行性。

钢筋混凝土框架结构震损预测模型参数敏感性

应用机器学习算法进行钢筋混凝土框架结构地震易损性评估时,结构特征参数冗杂且无法便捷选取,针对此问题本文采用基于神经网络的敏感性分析方法,利用2个训练有素的神经网络模型,分别从结构层次和构件层次探究了不同输入参数对结构震损指标的影响大小。进行敏感性分析的参数包括5个几何参数(结构层数、标准层高度、X向跨度、X向跨数、Y向跨数)、2个设计参数(抗震设防烈度、场地类别)和1个地震动参数(地面峰值加速度)。结果表明:平面尺寸参数对结构及构件层次的震损指标敏感性均较小。剔除敏感性较小的参数后,在重要震损指标的预测上仍然有较高的准确性,为钢筋混凝土框架结构的震损预测提供了更简便的参数输入依据。

钢筋混凝土框架结构震损定量评定方法研究

针对目前震后钢筋混凝土框架结构的损伤程度多以定性评定为主的现状,本文提出借助Pushover分析方法,并结合现有的国内外规范,通过考虑结构的层间位移、塑性铰发展、频率降低等指标的变化,对结构在地震作用下可能出现的五种破坏状态"基本完好、轻微损坏、中等破坏、严重破坏、倒塌"进行定量划分。以某8层振动台模型试验的框架结构作为工程实例进行Pushover分析,计算结构在8度基本地震作用下的反应,将分析结果与本文提出的震损定量评估综合指标相对比,得出该建筑物在不同地震作用下的破坏等级。结果表明,本文的分析结果与试验震害现象基本一致。

震损钢筋混凝土平面框架结构抗火性能研究

为明确混凝土框架结构受地震破坏造成的几何损伤对其遭受地震次生火灾后耐火性能退化规律的影响,分析总结震害资料以及抗震实验记录,将混凝土保护层剥落、残余变形作为混凝土结构的震损形式,通过数据统计与回归分析的方法确定损伤尺寸,从而建立了两层两跨震损钢筋混凝土平面框架有限元模型,得到了框架结构变形特点和受火位置、轴压比、层间位移角对平面框架结构耐火极限的影响规律。

钢筋混凝土框架柱震损程度量化鉴定方法

钢筋混凝土结构震后损伤鉴定中,最常见的方式是鉴定者观察房屋破坏现象,根据经验给出震损等级。该方法直观高效,但对鉴定者的专业经验要求较高,且鉴定结果的主观差异较大。对此以RC框架柱为对象,开展了基于震损现象的震损量化鉴定方法研究:在RC框架柱震损现象量化试验基础上给出基于构件骨架曲线特征阶段的震损分级方法;对7个RC框架柱试件进行了改进Park-Ang损伤指数分析,建立了RC框架柱损伤指数-震损分级-震损现象的对应关系;基于RC框架柱的试验结果及典型震害编制了RC框架柱震损图集,并给出了使用图集进行框架柱震损鉴定的流程及方法。使用该方法对2个实际震害中的RC框架柱进行了震损鉴定,可为更加客观以及准确地开展钢筋混凝土结构的震损鉴定提供参考。

震损RC框架结构减震加固的可修性研究

如何快速判定震损建筑可修与否是震后抗震鉴定与应急修复加固工作的重要环节。以震损RC框架结构减震加固为研究内容,分析减震加固的基本原理,并基于反应谱理论探讨等效周期、等效阻尼比与反应谱参数之间的定量关系。同时,从安全性与经济性角度出发,初步确定震损RC框架结构的可修指标及采用消能减震加固技术的可修范围,给出实际工程中实施可修性评价的不同途径,藉此期望能为震后RC框架结构减震加固工作提供一定的参考依据。

震损钢筋混凝土柱剩余能力的数值模型

基于PEER数据库中公开的钢筋混凝土(RC)框架柱试验资料和已有地震损伤指数模型,总结了RC框架柱在产生不同损伤等级时对应的破坏特征,提出了相应的损伤等级评定标准。研究了RC框架柱在地震损伤过程中混凝土和钢筋的损伤演化规律,分别建立了震损RC框架柱损伤区不同位置处混凝土和钢筋的损伤演化方程,提出了考虑震损RC框架柱初始损伤的混凝土模型和钢筋模型。基于OpenSEES平台和纤维模型,建立了一种直接基于材料本构关系的震损RC框架柱的数值模型,该模型考虑了损伤区不同位置处截面材料的损伤差异以及同一截面不同位置处材料的损伤差异。任意选取已有的13根RC框架柱试验资料对震损RC框架柱的数值模型计算结果进行校验。结果表明该文模型能够较为准确的预测震损RC框架柱的剩余抗震能力。研究结果为震后RC结构的性能评估和加固决策提供分析模型。

既有建筑钢筋混凝土结构的加固设计与抗震性能分析

为了提升既有建筑钢筋混凝土结构的抗震性能,共设计了7种钢筋混凝土柱试件,考察了混凝土强度等级、聚合物砂浆和损伤裂纹宽度对采用低周往复加载作用下钢筋混凝土柱破坏现象、滞回曲线、骨架曲线和刚度退化等的影响。结果表明,7种钢筋混凝土试件在低周往复荷载作用下都发生了剪切破坏;相较于未加固的对比试件,直接加固试件的滞回曲线较为饱满,耗能能力相对更强;抹聚合物砂浆有助于提升直接加固试件的耗能能力,损伤程度较小的试件在损伤加固处理后的耗能能力更强。加固处理后钢筋混凝土柱试件的承载力增强,且混凝土强度等级更大的试件的承载力和变形能力相对更好;抹聚合物砂浆后加固试件的承载能力会进一步提升,而未抹聚合物砂浆的加固试件的极限位移相对更大;损伤加固处理后可以提升钢筋混凝土柱试件的变形能力。加固处理有助于提升钢筋混凝土柱试件的承载能力和初始刚度,但是抹聚合物砂浆试件的变形能力会略有降低;损伤较小的试件进行加固处理可以提升试件的承载能力、变形能力和初始刚度,而损伤较大后进行加固处理可以恢复到损伤前的水平。

楼梯设置橡胶支座框架结构抗震性能研究

为减轻楼梯在地震作用下的破坏,本研究拟在框架结构楼梯间梯段板下端设置橡胶隔震支座并对其抗震性能进行研究。首先,利用ETABS分析软件,分别建立了不设置楼梯、设置现浇楼梯和在楼梯梯段板下端设置橡胶隔震支座的钢筋混凝土框架结构模型;然后,采用反应谱和非线性时程分析法,对比研究了地震作用下楼梯和橡胶隔震支座对框架结构受力性能的影响。研究结果表明,楼梯的存在会显著改变结构的自振周期、楼层刚度、层间位移角等参数,而在楼梯梯段板下端设置橡胶隔震支座后,楼梯梯柱、梯梁内力明显减小,结构的抗震性能得到明显改善。

基于IDA方法的加固震损RC框架结构地震易损性分析

基于Perform-3D软件,采用碳纤维加固和粘钢加固方法对震损后的混凝土框架进行加固。分别以3、6、9层RC框架结构为研究对象,采用基于增量动力分析(IDA)的地震易损性分析方法,对震损RC框架结构的地震易损性进行研究并分析其加固效果。结果表明:①随着高度和PGA的增加,3、6、9层震损后的碳纤维和粘钢加固结构IDA曲线簇的整体收敛性均较好;②总体上粘钢加固可以提高结构对地震动随机性的收敛性,但随着结构高度的增加,对于地震动随机收敛性的增益效果逐渐减弱,该加固方法对3层高度的震损低层框架结构加固效果明显;③碳纤维加固对于结构层间位移角的控制能力较粘钢加固更强,对于6层高度的震损中层框架结构,可以更大程度地提高其对罕遇地震的抵抗能力;④对适用于9层高度的震损高层框架结构,可根据实际情况选择两种加固方法中的任何一种,均可以取得较好的加固效果。

快速可恢复性震损框架结构的抗震性能研究

为研究已震损的钢筋混凝土框架结构的快速可恢复性,对7榀框架进行了预震损及快速加固修复,养护24h后进行低周反复荷载破坏试验,并对比研究了灌浆料种类及钢丝网层数对加固效果的影响。与未损框架结构进行骨架曲线、位移延性系数、刚度退化曲线及等效粘滞阻尼系数等参数的对比分析,计算结果表明,钢丝网复合灌浆料修复对框架的承载力提高作用是有限的,但对抗震性能的提高作用效果明显;两种灌浆料加固均表现出良好的延性。试验结果表明,采用环氧灌浆料不加钢丝网的加固形式即可使加固框架满足抗震需要,为震后建筑的快速修复提供了理论依据。

严重震损钢筋混凝土短柱用CFRP加固后的抗震性能试验研究

为研究有效修复严重震损钢筋混凝土短柱的加固方法,并了解震损钢筋混凝土短柱加固后的抗震性能恢复程度,对5个已进行低周往复水平加载试验且严重损坏的钢筋混凝土短柱用CFRP进行加固,并对其加固后的抗震性能进行试验研究.试验通过控制CFRP加固层数与轴压比来探究震损钢筋混凝土短柱用CFRP加固后的力学性能、破坏机理和破坏变形特征.通过观测试验现象,分析实测获得的F-Δ滞回曲线和骨架曲线,分析CFRP加固层数及轴压比对震损钢筋混凝土短柱加固后的承载力、延性、刚度退化及强度退化的影响,并与震损前短柱的对应参数进行了对比.研究结果证明:使用CFRP加固后的震损钢筋混凝土短柱能有效恢复其部分抗震性能,具有较好的延性与耗能能力;震损钢筋混凝土短柱用CFRP加固后可避免脆性破坏.试验研究证明,CFRP加固修复严重震损钢筋混凝土短柱是可行的,研究成果可供实际加固工程参考.

CFRP加固震损填充墙RC框架结构抗震性能试验研究

为了研究碳纤维增强复合材料(CFRP)加固震损填充墙钢筋混凝土(RC)框架结构抗震性能,完成了3榀已经震损的填充墙RC框架试件及1榀完好空框架试件CFRP加固后的拟静力试验,获得了CFRP加固震损后填充墙RC框架结构的破坏形态和滞回曲线,分析其承载力、刚度退化、耗能和延性等抗震性能指标,并与完好未加固试件进行对比。结果表明:CFRP加固震损空框架试件,可以有效提高试件的峰值承载力和耗能能力,结构刚度退化水平缓于原试件;CFRP加固震损刚性连接填充墙RC框架试件,可以恢复试件的承载力、刚度和耗能能力至震损前水平;CFRP加固震损柔性连接填充墙RC框架试件,由于橡胶的存在延缓了填充墙与框架之间较强的顶推作用,延缓了填充墙的破坏,使得框架和填充墙依然能够协同工作继续抵抗水平荷载,当试件较大变形时,CFRP充分发挥约束作用,其峰值承载力、耗能能力都可以得到显著提高,刚度退化也较原试件缓慢。

基于构件性能的区域RC框架结构地震损伤预测

为达到区域震损预测方法中评估精度与计算效率的平衡,本文提出了一种基于构件性能的区域RC框架结构地震损伤预测方法。利用基于构件变形的抗震性能评估体系及机器学习算法,构建结构几何特征参数、设计特征参数与结构震损程度之间的非线性关系。对比了8种机器学习算法的评估效果及泛化能力,提出了高效的区域结构震损预测方法。最后,以广州市某住宅区为例,通过无人机技术提取区域结构的几何特征参数,实现了区域RC框架结构震损预测全过程。结果表明:本文提出的方法能够高效预测区域结构各构件的性能状态分布,并直观呈现区域结构的性能水准。本文为区域RC框架结构的震害预测提供了有效的方法和重要的应用案例。

CFRP加固震损钢筋混凝土柱抗震性能试验研究

为研究不同CFRP加固方式对震损钢筋混凝土柱抗震性能的影响规律,基于现行设计规范,采用高强灌浆料加固、横向CFRP套箍加固、横向CFRP套箍结合纵向粘贴CFRP加固3种方式对3个震损钢筋混凝土柱试件进行加固修复,并开展加固钢筋混凝土柱低周反复荷载试验,考察加固试件的抗震性能,并对比分析不同加固方式对试件抗震性能的影响规律。研究结果表明:经过3种加固方式修复的震损试件在压弯剪复合受力下均表现为弯曲型破坏,符合"强剪弱弯"的抗震设计要求;采用CFRP加固后震损试件的延性得到明显改善,刚度退化与强度退化趋于均匀,但承载能力与初始刚度均低于加固前试件。3个加固试件中采用横向CFRP套箍加固的试件具有较高的延性与承载力恢复水平,采用横向CFRP套箍结合纵向粘结CFRP加固的试件具有较高的承载力与刚度。

某RC框架结构办公楼的震损分析与加固设计

根据已有的安全性鉴定报告,对某RC框架结构办公楼进行震损分析,并选择加固方案进行加固设计,阐述了震损分析和加固设计的方法,并提出了在房屋施工、使用、加固设计中的几点建议,以供参考。

隔震防倒塌支座及楼梯间位置对框架结构抗震性能的影响研究

为研究梯段板下端设置隔震防倒塌支座和楼梯间位置对钢筋混凝土框架结构抗震性能的影响,利用ETABS软件建立不包括、包括隔震防倒塌支座的3种楼梯间布置方案,6个框架结构计算模型。通过模态分析、反应谱分析和Pushover分析,研究隔震防倒塌支座和楼梯间位置对框架结构的振型、内力及破坏机制的影响。结果表明:梯段板下端设置隔震防倒塌支座后,楼梯间位置对钢筋混凝土框架结构的扭转效应影响较小,且框架结构在两个主轴方向的动力特性比较接近;楼梯间框架柱内力均显著降低,但楼梯间布置在最边跨时,在垂直于梯跑方向地震作用下,框架结构边柱内力较大;框架梁对整体框架结构的耗能贡献较多,增强了框架结构的抗震性能,大震时楼梯构件严重破坏较晚,设置隔震防倒塌支座可保证楼梯整体稳定性。

中震下RC框架结构的失效相关性分析

在定义框架结构截面效应约束维修失效的基础上，利用钢筋混凝土框架结构非线性随机模拟地震反应分析程序，研究了在役框架结构在中震作用下截面效应约束的失效相关性。通过分析，总结出了可用于可靠性分析的相关性规律，并通过算例示出了相关性规律在结构体系可靠度计算中的应用。

基于抗震性能化设计的钢筋混凝土框架结构配筋量的对比分析

为提高钢筋混凝土框架结构的抗震性能,为结构设计提供有价值的参考,对钢筋混凝土框架结构在中震性能化设计与小震常规设计下的配筋量进行对比分析。以3种不同结构高度的单跨钢筋混凝土框架结构为例,依据相关规范确定设计参数及抗震性能目标,并进行了相应的结构设计计算。结果表明,在中震性能化设计条件下,各组模型框架梁和框架柱的配筋量普遍高于小震设计。具体而言,框架梁的首层纵筋增加幅度约为6%,框架柱的首层纵筋增加幅度约为12%;在箍筋用量方面,虽然中震性能化设计导致框架梁的箍筋总用钢量有所上升,但3组模型中框架梁箍筋总用量的变化率均未超过1.0%;框架柱的实际箍筋配置面积的增长幅度也相对较小。