Chopra改进能力谱法在桥梁结构抗震性能研究上的应用

如何提供一种简单有效的地震弹塑性响应分析方法,是基于性能抗震设计思想能否得到广泛应用的首要问题。Pushover分析方法和能力谱法是目前得到广泛研究的结构弹塑性地震响应简化分析方法,本文首先阐述了Pushover分析方法及Chopra改进能力谱法的基本原理和实施步骤,并结合具体连续刚构桥算例,比较了Chopra改进能力谱法与弹塑性时程方法的分析结果。研究表明,Chopra改进能力谱法原理易于理解,分析过程简便,计算结果精度较高,是一种可靠的计算桥梁结构弹塑性地震响应的分析方法。

基于抗震承载力和改进能力谱法的钢筋混凝土结构耐久性设计

钢筋混凝土结构是一种广泛使用的结构形式,其耐久性设计是一个十分迫切需要解决的问题。在一般大气环境下,混凝土碳化和钢筋锈蚀是钢筋混凝土结构耐久性的重要影响因素,在其作用下结构的抗震承载力发生变化,因此可将结构抗震承载力因素引入结构的耐久性设计中。采用改进能力谱法,以罕遇地震下薄弱层的弹塑性层间位移作为结构承载力指标,研究了一般大气环境下钢筋锈蚀因素对钢筋混凝土结构抗震耐久性的影响,提出了基于抗震承载力和改进的能力谱法的钢筋混凝土结构耐久性设计方法。通过一个五层钢筋混凝土结构的算例说明了验算结构抗震性能耐久行的必要性。

航空发动机载荷谱雨流计数法的改进算法

针对航空发动机寿命监控,为弥补四峰-谷值雨流计数法的不足,提出了等效载荷循环雨流计数法。该算法按时间顺序再现了载荷发生的全部过程,计算精度高,抗随机噪声干扰能力强,使得对载荷谱的分析更加准确。

航空发动机载荷谱雨流计数的一种改进算法

介绍了一种新的雨流计数法。该计数法按时间顺序计算载荷循环,能完整记录全部载荷历程而不改变其大小和顺序,弥补了常用雨流计数法的缺陷;而且该算法精确度高,抗随机噪声干扰能力强,使得载荷谱分析更加准确。

钢筋混凝土桥墩基于位移的抗震设计方法

通过改进能力谱法,给出了一个可以实现“小震不坏、中震可修和大震不倒”多级性能目标的钢筋混凝土桥墩直接基于位移的抗震设计方法。首先以钢筋和混凝土的应变幅值建立了钢筋混凝土桥墩不同破损极限状态的量化准则,并基于曲率延性系数和位移延性系数关系转化为墩顶位移的表述形式。再以屈服位移和位移延性系数作为设计参考变量,采用屈服谱加速度和屈服位移(Ay-Dy)格式的地震需求谱求解系统在不同风险水平地震作用下的反应。最后以能力设计原理保证桥墩截面的抗剪强度需求。通过一个具体设计算例说明了建议方法的可行性。

石膏墙体钢网格式框架结构基于改进能力谱法的抗震性能研究

石膏墙体钢网格式框架结构是由密排小立柱、层间横梁、楼层圈梁和网格梁形成的一种新型空间钢结构体系,采用工业石膏废料作为墙体填充材料.针对一工程实例,建立该体系的空间有限元模型,进行抗震设计;采用改进能力谱法确定结构基本和罕遇烈度下的目标位移,研究结构在两种烈度下的层间位移角和屈服模式,分析不同侧向力分布对结构抗震性能的影响.分析结果表明钢网格式框架的自振周期、变形均满足规范要求,结构罕遇烈度下的Pushover分析结果说明结构抗震性能优异.

带低屈服点钢耗能梁段高强钢框筒结构的结构影响系数和位移放大系数研究

在传统钢框筒结构的部分裙梁跨中处设置LYP225低屈服点钢耗能梁段,其余构件采用Q460高强度钢材,提出带低屈服点钢耗能梁段高强钢框筒结构(HSS-FTS-LSL)。在地震作用下耗能梁段发生剪切屈服耗散地震能量,梁、柱等构件由于采用高强钢从而保持弹性或部分进入塑性阶段。为了研究HSS-FTS-LSL的结构影响系数和位移放大系数,以楼层数、耗能梁段长度及布置方式为变量,按照我国规范设计了3组共8个HSS-FTS-LSL算例,并且考虑高阶振型的影响,采用分布侧向力调整法对各算例进行了Pushover分析,基于改进的能力谱法计算了8个算例的结构影响系数和位移放大系数,分析了结构层数、耗能梁段长度及布置方式对结构性能系数的影响并给出了建议取值。最后,根据提出的HSS-FTS-LSL抗震设计反应谱对其中一个结构算例进行重设计,并对重设计前后两个算例结构进行弹塑性分析,对比了二者的抗震性能以及用钢量,验证了本文提出的HSS-FTS-LSL结构影响系数建议值的合理性。

强度需求谱与延性需求谱之比较

强度需求谱和延性需求谱是两种常见的弹塑性反应谱,本文比较了二者在概念、计算以及应用方面的不同。在单条地震波作用下,单自由度体系的延性需求并不总是随着强度折减系数的增加而单调增加。本文对产生这一现象的原因进行了分析,并指出当采用迭代计算建立强度需求谱时,必须选择满足指定延性需求的最小强度折减系数。但这会使得在多条地震波作用下,对同一个强度折减系数,由平均强度需求谱反推出的延性需求要比直接由平均延性需求谱获得的偏小。为此,本文建议:当采用改进能力谱法进行结构抗震性能评估时,宜用延性需求谱代替强度需求谱来估计结构的延性需求。

能力谱法在建筑结构抗震性能评定中的应用

对于建筑结构抗震性能的评定也应充分考虑到结构在地震作用下会发生较大的塑性变形,应采用阻尼或延性系数对其所受的地震荷载进行折减,即采用能力谱法或改进的能力谱法可以更加准确地评定建筑结构在地震时的抗震性能,可为新结构的设计或既有结构的加固提供更为准确的理论依据。

非弹性单自由度体系附加粘滞阻尼器基于性能的抗震设计

消能结构的传统设计使用反复试算法设计附加阻尼器,这费时费力。在基于性能的抗震设计框架内,提出了粘滞阻尼器基于改进能力谱法的直观设计法。满足一种给定性能准则的总粘滞阻尼比,可由有效阻尼比的总需求减去总固有阻尼比与结构构件滞回变形的等效阻尼比之和算得。结合我国的设计反应谱和10条地震动平均反应谱,给出了简化设计方法的具体步骤。时程分析结果表明,按该法设计的附加粘滞阻尼器结构的最大位移与给定的目标位移吻合较好。

钢筋混凝土模型框架振动台试验分析和抗震性能评估

以同济大学国家防灾减灾重点实验室进行的1/10模型比例的12层钢筋混凝土模型框架振动台模型试验为背景,采用钢筋混凝土结构基于性能的抗震设计理论,分别利用能力谱法和改进的能力谱法对模型框架进行抗震评估,结果表明能力谱法在迭代计算过程中可能不收敛,而改进的能力谱法则可以求出结构在弹性以及弹塑性阶段的性能点。结合对该结构进行的模型振动台试验,并对该结构进行非线性时程分析,结果表明,对于高层建筑改进的能力谱会高估结构的抗震能力。因此,对高层建筑进行抗震评估时,改进的能力谱法是可行的,但需要对评估误差进行适当的处理,以使评估结果更加准确。

带可更换剪切型耗能梁段高强钢组合框筒的结构影响系数研究

针对传统钢框筒结构耗能能力差和震后修复困难的问题,提出了一种新型钢框筒结构体系-带可更换剪切型耗能梁段的高强钢组合框筒结构(HSS-SFT)。为研究HSS-SFT的结构影响系数,设计了8个具有理想屈服模式的HSS-SFT结构。考虑高阶振型的影响,采用分步侧向力调整法得到结构的性能曲线,基于改进的能力谱法分析了楼层总数和耗能梁段长度对结构影响系数R和位移放大系数Cd的影响。研究结果表明:HSS-SFT在弹塑性阶段,由于内力重分布,结构呈现出较高的超强能力和延性能力;随着结构层数的增加,R呈减小趋势,Cd无显著变化规律,随着耗能梁段长度的增加,R和Cd略微增大;建议HSS-SFT设计地震作用下的R为3.65,结构超强系数R为2.92,罕遇地震作用下的Cd为7.45,设计基底剪力可比现行抗震规范规定的小震基底剪力降低30%;HSS-SFT可以保证结构在罕遇地震作用下呈现理想的破坏模式,有效地改善传统钢框筒结构耗能能力差和震后修复困难的问题。

探析钢筋混凝土结构的耐久性设计

民用与工业建筑、道路和桥梁工程、港口与水利工程等采用钢筋混凝土结构是功能和稳定性的必然需要,为使建筑物或构筑物功能得以更好发挥,并确保其安全和稳定,加强钢筋混凝土结构的耐久性设计十分必要。论文提出了考虑耐久性退化的钢筋混凝土结构可靠度设计、代表性钢筋混凝土构件耐久性设计以及基于抗震承载力和改进能力谱法的耐久性设计方法,并结合算例予以说明。

钢筋混凝土框架结构模型振动台试验及抗震性能对比

介绍了一模型比例为1/10的12层钢筋混凝土框架结构模型振动台试验,分析了模型结构在不同地震水准下的动力反应,并利用能力谱法、改进的能力谱法、Pushover分析以及时程分析对原型结构的抗震性能进行对比分析,得到了结构在不同加速度峰值作用下的性能点、顶层最大位移值、层间侧移角以及塑性铰分布情况。结果表明,该结构在输入加速度峰值为0.1g及0.2g工况时处于弹性阶段或接近屈服。能力谱法在迭代计算过程中可能不收敛,而改进的能力谱法则可以求出结构在弹性以及弹塑性阶段的性能点和顶层侧移,但是与时程分析及试验结果比较误差较大。在结构屈服后,时程分析与试验结果相比也出现一定偏差,这可能是滞回模型的选择和试验的离散性造成的。

多层石膏墙体钢网格式框架结构影响系数研究

GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》并未给出多层石膏墙体钢网格式框架结构的结构影响系数,因此其抗震设计荷载取值还不明确。基于此,依据GB 50011—2010规范设计了6个典型的多层钢网格式框架结构模型,通过推覆分析得出结构的能力谱曲线,基于改进能力谱法得出罕遇地震和抗震设防烈度地震作用下的需求谱曲线。将结构的能力谱曲线和延性需求谱曲线族置于统一坐标系中,确定结构的目标位移以及性能关键点坐标。进一步考虑层数及标准层布置对结构延性和超强系数的影响,评估结构的抗震性能并给出结构影响系数取值。研究表明:多层钢网格式框架结构在抗震设防烈度地震和罕遇地震作用下的变形均满足抗震规范要求;其结构影响系数取3.0,位移放大系数取4.0;该结构可采用现行抗震规范进行设计,但设计结果偏于保守。

薄钢板剪力墙地震力折减系数和位移放大系数分析

基于薄钢板剪力墙的等效拉杆理论,利用SAP2000有限元分析软件,通过10层3跨结构倒三角型和均匀分布两种基本加载模式的底部剪力V-顶点位移Δ曲线和多条地震波增量动力分析法得到的平均V-Δ曲线的差值建立了函数关系,获取了相关的计算系数,进而推算出了7跨相同层数的结构在地震作用下的抗震性能。对所设计的抗弯钢框架-薄钢板剪力墙结构体系的抗震性能进行了评估,通过Matlab语言编写的能力谱法程序计算出了结构在小震和中震下前三阶振型的需求谱、能力谱和性能点。利用改进的能力谱法计算出了10层7跨抗弯钢框架-薄钢板剪力墙结构中震下的地震力折减系数R、超强系数R_Ω和延性折减系数R_μ分别为2.81、2.58和1.09;大震下的位移放大系数Cd为4.12。