中日盾构隧道-工作井接头抗震设计及研究进展综述

首先通过比较中日两国规范及标准中的盾构隧道-工作井接头要求,阐述中日抗震设计理论现状。分析认为:中国的设计规范对井接头的抗震规定较为模糊甚至较少提及,日本规范存在2种盾构隧道-工作井柔性接头的抗震计算方法。相比之下,日本拥有更成熟并且实用的抗震分析理论和计算方法。中日在设计规范标准中均给与设计单位巨大的自由度,但结果允许值的取值范围缺乏评价标准。其次,通过调研井接头抗震分析的研究进展,指出井接头部位的震害特点和关键影响因素;并从影响井接头综合响应机制的关键要素,如刚度比、结构间的相互作用、地基承载力、刚性接头和柔性接头的对比等,对井接头研究现状和不足进行综述。再次,对井接头的抗震评价方法和抗震措施进行梳理,认为:1)土和结构刚度比对工作井接头产生显著影响,需要注意控制工作井周围的土层刚度在合理范围内,提出结构和结构的刚度比是未来重要研究方向的建议。2)结构之间的相互影响主要关注在不同的地震荷载下,2个结构相互之间的影响机制。提出对于结构的相互影响还应关注盾构隧道和工作井接触研究的思考。3)除了结构刚度突变外,地基刚度突变也是重要的影响因素。日本已经提出简易评价公式并经过验证,中国目前在这方面的研究较少。提出软土地区应该着重进行此类研究的建议。4)在柔性抗震方面,日本进行了深入研究。考虑到中国即将要求盾构隧道-工作井接头采用刚柔结构的新规范,日本的研究成果可以为中国进一步发展盾构隧道-工作井接头的抗震设计提供参考。最后,预测本研究领域可能的未来发展方向。

梁端弹簧型自复位钢筋混凝土框架基于性能的抗震设计方法

梁端弹簧型自复位框架(self-centering frame, SCF)结构作为一种新型抗震结构体系,通过梁柱节点铰接构造来使整体结构抗侧刚度弱化,并在梁端设置钢板弹簧来给节点设定确定的转动刚度,从而达到地震作用下结构减震和震后结构自复位的目标。在已有理论和试验研究的基础上,对梁端弹簧型自复位框架的抗震设计方法进行了研究,并给出了此类结构的抗震性能水准以及结构的抗震设计流程。结合一幢三层自复位耗能框架结构的设计实例,进行基于性能的结构抗震设计,通过有限元模拟对该结构的动力响应与常规框架进行比较分析。结果表明:梁端弹簧型自复位耗能框架结构具有较小的加速度响应和层剪力响应,以及良好的变形性能。研究结果表明,梁端弹簧型自复位框架结构具有优越的抗震性能。

三维观测系统属性联合定量分析及其应用

观测系统设计是地震勘探中资料采集中重要的一环,其设计的优劣直接影响资料获取是否满足地质任务要求以及是否满足资料品质需求。常规的三维观测系统属性分析一般根据设计观测系统的炮检点几何分布属性(炮间距、道间距、炮线距、接收线距、接收线数、炮点数、接收点数)以及面元内部的覆盖次数、炮检距等多种因素结合进行独立评价来支持技术设计,但由于每个因素之间是相互制衡且紧密关联的,独立分析评价结果可能出现混淆模糊的情况。笔者引入观测系统属性定量分析评价方法,综合三维观测系统的炮检点分布属性、覆盖次数分布、面元属性及针对目的层的设计,最终获得观测系统属性综合定量因子值,直接进行不同种类观测系统针对地质任务的优选比较,在地震采集前期设计观测系统评价中减少了观测系统设计人员的经验判断,使得设计结果的评价更加简捷、科学、合理,经实际地震勘探设计应用检验,这种多属性联合定量分析是可行性。

乌鲁木齐机场金属屋面构造缝设计

以乌鲁木齐机场的金属屋面构造缝设计为例,深入探讨了屋面变形缝、天窗变形缝、屋面隔震缝以及吊顶隔震缝的设计要点。通过对机场屋面结构特点、使用要求及环境因素的细致分析,提出了一系列具有针对性的设计方案,旨在提高机场金属屋面的防水性能、结构稳定性、材料耐久性以及抗震能力,为同类型工程提供设计参考和技术支持。

南通美术馆复杂钢结构设计

南通美术馆采用钢筋混凝土框架-剪力墙+带支撑钢框架结构,具有扭转不规则、楼板不规则、构件间断等不规则项。小展馆沿圆弧扇形布置,采用带支撑钢框架结构。上、下层小展馆之间存在局部层叠的转角关系,竖向构件无法直接落地,采用多层多次转换钢框架和整体悬挑钢桁架。钢结构体系具有定位复杂无规律、多层多次转换、整体悬挑尺度大、桁架跨度大、荷载大等特点。针对结构特点,对重要构件提出了更高的性能目标;对复杂钢结构设计关键问题进行分析并提出对应措施。采用ETABS、PKPM、SAP2000等软件进行整体模型分析和各种补充分析,包括:防倾覆验算、小展馆独立模型承载力验算、楼板应力分析及舒适度分析等。计算结果表明结构各项指标均满足要求,结构安全可靠。通过重视结构概念和构造设计,保证结构整体性和稳定性。

金阳河特大桥超高桥墩设计关键技术

金阳河特大桥主桥为(106+2×200+115+40)m连续刚构桥,位于高山峡谷地带,桥址处50年超越概率10%地震烈度7.7度,5~7号主墩分别高113、196、182 m。针对横桥向抗震响应突出且墩高差异大的特点,主墩采用钢管混凝土组合墩,对墩高较大的6号、7号主墩横桥向双侧放坡,各主墩顺桥向尺寸保持恒定以方便施工,梁端设置粘滞阻尼器以实现顺桥向耗能减震;各主墩刚度经匹配设计,控制截面的地震响应达到合理比例。主墩为外包混凝土的四肢钢管混凝土柱及柱间腹板形成的箱形构造,竖向每间隔12 m设置1道钢筋混凝土横隔板;墩梁固结采用钢管混凝土柱置于主梁0号块腹板外侧的连接构造,钢管混凝土柱与承台连接采用承压板+PBL剪力键的构造。大桥整体结构计算结果表明:持久状况和E2地震作用下,钢管混凝土组合墩满足承载能力极限状态要求,主墩墩顶水平位移小于规范规定的变形容许值。主墩施工先安装钢管骨架,再采用液压爬模工艺施工钢管外包层和柱间腹板,研发了多点同步重型提升系统代替大型塔吊,以降低高空作业安全风险,节省施工费用。

震损可更换的预制拼装桥墩体系抗震性能初探

为改进当前预制拼装桥墩体系的连接构造和抗震性能,根据能力设计原理和结构抗震韧性设计理念,提出一种由预制钢管混凝土墩身、可更换的锚固-连接组件及预留杯口基础的承台等组成的新型预制拼装桥墩体系。对新型预制拼装桥墩体系进行试设计,并建立其和对应的整体现浇钢管混凝土桥墩体系的精细有限元模型,进行水平低周反复荷载作用模拟分析。初步分析结果表明,本文提出的新型预制拼装桥墩体系与整体现浇钢管混凝土桥墩相比,不仅具有更佳的抗震性能,而且还具有震后可恢复性。

组合减震在山地学校建筑中的设计分析

该工程实为重点监视防御区内的小学教学楼,钢筋混凝土框架结构,通过设置屈曲约束支撑(BRB)和黏滞阻尼器(VFD)进行联合减震设计,采用YJK及SAP2000计算软件对主体结构多遇地震下的弹性分析,设防地震作用下的性能分析,并对结构进行罕遇地震下的弹塑性分析。结果表明主体结构能满足设防地震下正常使用的要求。

某大跨度多层建筑钢结构设计

某大跨度多层建筑位于上海市杨浦区,整体平面呈规则矩形,底层无柱跨度为58.8m。其主体结构采用两侧钢框架-支撑筒支承四道整层平面桁架的结构体系。针对底层薄弱、整层桁架平面外稳定性、桁架冗余度及关键连接节点设计等问题,进行了多模型对比分析、抗震性能化设计、非线性稳定分析、连续性倒塌分析及节点有限元分析,确保结构可靠、稳定,并为类似的工程提供参考。

装配式RC串联滚轴隔震结构柱抗震性能试验研究

针对地震作用下RC串联滚轴隔震结构受力特征和损伤特点,提出适用于串联滚轴隔震结构柱的新型连接节点。通过开展1/2缩尺拟动力试验,研究采用新型连接节点的滚轴隔震结构柱在不同强度地震作用下的抗震性能。构造适用于滚轴隔震结构的一致危险设计谱,根据结构位移限值要求对滚轴隔震支座进行设计,通过数值模拟验证滚轴隔震支座的减震效果;结合不同超越概率的一致危险设计谱,分别选择地震波对装配式滚轴隔震结构柱进行拟动力试验研究,分析不同强度地震作用下装配柱和现浇柱的破坏形态、滞回曲线、刚度退化、耗能等抗震性能指标。研究结果表明:在超越概率为10%时,通过对非隔震结构柱和滚轴隔震结构柱进行数值模拟,计算得到剪力比为0.5,且通过试验研究发现,在超越概率为2%时,装配式滚轴隔震结构柱损伤指数为0.279,滚轴隔震支座发挥了良好的减震效果,装配柱在罕遇地震作用下发生轻微损伤;在超越概率为2%时,现浇柱最大裂缝宽度发展至1.8 mm,装配柱最大裂缝宽度发展至1.6 mm;对比骨架曲线、刚度退化、累积滞回耗能发现,装配柱承载力、初始刚度和累积滞回耗能较现浇柱略好。

装配式节点及结构抗震性能

随着可持续发展理念的深入人心,装配式建筑在提高生产效率、降低人力成本、节能环保、降低材料损耗、减少建筑垃圾上逐渐凸显优势,装配式建筑也逐步成为建筑标准化、工业化的主要形式。相对传统建筑的繁杂工序,装配式建筑的简单工序,装配式建筑在抗震性能上的安全属性更受人们关注。通过对装配式建筑的抗震设计要求、抗震影响因素的分析,提出提高装配式建筑抗震性能的一些思考。

华润置地总部大厦结构设计

华润置地总部大厦属于超B级高度的超限高层建筑,采用带伸臂桁架和环桁架的框架-核心筒混合结构体系。首先对项目基本情况进行了介绍,给出了结构在风荷载和小震以及大震作用下的整体指标关键结果。然后针对东西侧框架梁柱节点偏心对整体模型刚度以及框架柱设计的影响进行了分析,得到了整体模型框架梁端刚度释放比例以及角柱等效长度系数。最后针对核心筒的缩进与转换,进行了重力和侧力下的墙体受力分析,并通过有限元模型进行验证。分析表明通过转换层以上墙体开洞、转换层楼板配筋加强等措施,能避免刚度突变,确保结构传力的有效性,满足抗震性能目标。

预制装配式混凝土结构新型梁连接节点设计与分析

对于预制装配式混凝土框架结构而言,节点往往容易成为结构抗震的薄弱环节。节点的连接方式和可靠性成为影响预制装配式混凝土结构发展的重要因素。在查阅大量国内外参考文献的基础上提出了一种新型梁中连接节点。根据《混凝土结构设计规范》GB50010—2010中关于受力钢筋的连接接头宜设置在受力较小处的规定,设计了梁1/3处连接节点并将两种节点与现浇节点进行对比分析发现,梁中节点形式均可满足抗震需要,但根据运输、施工等需求,建议采用梁中连接节点。

大跨度钢桁架在刚接连体结构中的设计探究

厦门某复杂超限高层,同时具有扭转不规则、楼板不连续、刚度突变、尺寸突变、构件间断和承载力突变等6项不规则项。单塔平面为“L”形,在19层~23层通过42 m跨度的钢构连廊连接为一体。高位大跨度钢桁架在连体结构中,主要协调了不同塔楼间的受力及变形。文章着重分析高层高位刚接连体结构中大跨度连接钢桁架的结构选型,小震、中震、大震、温度应力等受力工况下的内力分析、节点有限元分析、构件加工、吊装、运维的检修条件、强腐蚀环境下的防腐措施等内容,确保大跨度钢桁架在高位连体结构中从设计、施工到竣工后的全过程安全使用要求。

大型厂房钢筋混凝土框排架结构中异型节点的抗震性能和设计方法研究

针对大型厂房框排架结构中通常存在变梁变柱异型节点的实际情况,进行4个1/5比例异型中节点伪静力试验研究及含有该类节点整体结构的试验,分析大小梁相对刚度、大小核心面积及小核心与柱配箍率等因素对该类节点破坏模式的影响。研究结果表明:该类节点初裂荷载、极限荷载较常规节点显著降低,通裂阶段与极限阶段非常接近,易发生小核心剪切破坏和柱端剪切破坏等两种破坏模式。采用约束机理对小核心剪切破坏进行分析并提出承载力计算方法;对于柱端剪切破坏应采用限制大梁底部纵向钢筋的方法予以避免。提出采用大小梁端弯矩比为参数区分不同类型的破坏模式,为该类异型节点合理设计提供了依据。

隔震设计分析及隔震结构变形缝设置探讨

为研究隔震结构设置对整体结构抗震性能的影响,以实际工程中四川卧龙一贯制学校中学部教学楼结构隔震设计为例,采用SAP2000软件对结构进行整体非线性动力时程分析,在多遇地震和罕遇地震作用下对隔震结构和非隔震结构进行对比分析.分析结果表明:多遇地震作用下隔震结构的层间剪力、加速度和层间位移较非隔震结构均有大幅度降低,其中X向、Y向最大层剪力分别降低了78%,和79%,;X向、Y向楼层最大加速度分别降低了60%,和52%,;X向、Y向最大层间位移分别降低了75%,和85%,.此外,罕遇地震作用下设置隔震结构也能明显减小结构的地震反应,改善结构的抗震性能.同时还对隔震结构变形缝的设置进行了探讨,为相关工程提供参考.

废弃纤维再生混凝土框架中柱节点抗震性能试验研究

完成了再生骨料取代率为50%,废弃纤维长度分别为12 mm、19 mm、30 mm以及废弃纤维体积掺量分别为0.08%、0.12%、0.16%的5个废弃纤维再生混凝土框架中柱节点在低周反复荷载作用下的抗震性能试验研究。主要对不同废弃纤维长度、不同废弃纤维体积掺量下梁柱节点的破坏形态、滞回特性、延性性能、耗能特性等问题进行了对比分析。结果表明:废弃纤维再生混凝土框架节点的破坏均经历了初裂、通裂、极限、破坏四个特征阶段,当纤维长度为19mm,废弃纤维体积掺量为0.12%时,废弃纤维再生混凝土梁柱节点构件的滞回性能、延性性能及耗能性能较好;废弃纤维的体积掺量比废弃纤维长度对梁柱节点抗震性能的影响大。提出了废弃纺织纤维再生混凝土的抗剪承载力计算公式,计算结果与试验结果吻合较好。

中低剪压比框架节点抗震机理的试验研究

为了识别节点核心区的传力机理,特别是其中水平箍筋的作用和轴压比的影响,作者所在的研究集体自20世纪90年代后期以来完成了钢筋混凝土平面框架中间层中间节点的抗震性能系列试验。现首次陆续公开发表此项研究成果。介绍了6个接近足尺的中到低剪压比(Vj/fcbjhj≤0.20)试件的试验结果。其中主要的新结论是:(1)核心区水平箍筋除去平行受力方向箍筋参与形成抗剪桁架机构外,所有箍肢还随组合体位移延性增大对核心区斜压混凝土发挥越来越大的约束作用,对核心区斜压型剪切破坏起重要控制作用;(2)在剪压比未超过0.17的节点中,轴压比的增大能扼制核心区交叉斜裂缝的发育,减缓梁筋贯穿段的粘结滑动和屈服渗透,提高节点发生剪切破坏时组合体的位移延性;但剪压比大于0.17后,除减小粘结滑移外,其余有利作用基本消失,但尚无不利作用;(3)节点的剪切变形在组合体总变形中占有大小不等的份额,不容忽视。首次给出了合理的节点抗震性能评价准则及方法。

钢管混凝土柱新型节点受力性能试验研究

钢筋混凝土梁与钢管混凝土柱节点受力性能是影响钢管混凝土柱结构应用最关键的问题，本文针对某电信枢纽中心的工程实践，提出了穿心牛腿＋环梁的新型节点构造形式，并依据相似原理进行了静载及反复荷载下节点模型试验研究．试验研究表明，该节点传力路线明确、合理，受力性能较好。根据试验结果改进的新型节点已用于工程实践．

钢结构房屋中框架梁柱刚性连接节点的设计

钢结构房屋中的梁柱刚性连接节点有全焊接刚性连接节点和栓焊刚性连接节点两种,地震区的刚性连接节点设计要满足多遇地震下弹性状态的承载力要求和罕遇地震下弹塑性状态的承载力和变形要求。大震下刚性连接节点的脆性破坏除了质量缺陷外,还有焊接工艺、焊接方法、节点形式和焊接材料等方面的原因。设计应选取合适的节点类型,严格控制不同部位的焊缝质量等级以保证焊接连接的质量。