基于不同规范设计的现役RC框架损伤分析及可修复性能评估

我国现役大多数钢筋混凝土(RC)框架是基于GBJ 11-1989、GB 50011-2001和GB 50011-2010三次抗震设计规范所设计,由于建筑功能的需求,常见框架结构的首层层高明显高于其它层,易导致结构层间变形集中。选择底层层高明显高于其它层的三栋现役RC框架为分析算例,综合考虑填充墙面外变形、节点区剪切变形、柱内钢筋粘结滑移等因素,利用OpenSees有限元分析软件,分别建立其三维空间有限元模型。对三个模型进行了低周往复加载分析和大量地震动激励下的动力时程分析,研究了结构在中震、大震和特大震三个水准下的损伤程度、层间变形的分布模式及可修复性能。结果表明:相对于GBJ 11-1989和GB 50011-2001,基于GB 50011-2010抗震设计规范设计的结构损伤最小,对于潜在薄弱层的加强效果更加明显;中、大震水平,三次规范设计结构发生倒塌的概率均较低,但基于GBJ 11-1989抗震设计规范设计的结构损伤较严重,较难修复;特大震水平,基于GBJ 11-1989和GB 50011-2001抗震设计规范设计的结构倒塌风险较大,基于GB50011-2010抗震设计规范设计的结构倒塌概率相对较低,但其修复需较大的经济投入。经过规范的依次修订,在特大震水平,基于GBJ 11-1989至GB50011-2010抗震设计规范设计的结构中结构构件的失效率逐渐降低;基于GB 50011-2001和GB 50011-2010抗震设计规范设计的结构中,柱以延性破坏为主,但基于GBJ11-1989抗震设计规范设计的结构中,柱发生明显的脆性破坏。

新型混合装配式剪力墙结构罕遇地震动力弹塑性分析

基于非线性有限元分析软件MSC.Marc,对一个10层新型混合装配式剪力墙结构进行了罕遇地震作用下动力弹塑性分析。分析结果表明,罕遇地震作用下,连梁应力较大,起到耗能作用;墙肢受压损伤主要出现在1层-3层墙体暗柱处,暗柱内的纵筋屈服;内外墙协同工作性能良好。新型混合装配式剪力墙结构弹塑性层间位移角满足规范要求的1/120限值要求,结构具有较好的抗震性能,满足大震不倒的性能要求。

近场罕遇地震作用下干字型输电塔减震控制研究

采用ANSYS建立干字型输电塔的有限元模型,并在输电塔塔头和塔身布置SMA阻尼器,在10条近场罕遇地震波作用下分析干字型输电塔的塔顶位移、塔顶加速度、关键截面轴应力和基底反力等响应指标,研究SMA阻尼器的减震控制效果。结果表明,在近场罕遇地震波作用下,安装SMA阻尼器后可减小输电塔的塔顶位移、塔顶加速度和关键截面轴应力等响应,但输电塔基底反力有所增大,在输电塔结构设计、施工及维护中应引起关注。

罕遇地震作用下某图书馆的动力弹塑性分析

某图书馆分为4栋楼且设防震缝形成相对独立的结构单体,均采用钢筋混凝土框架-剪力墙结构,其中3栋楼均存在三项及以上的不规则项。本文选取建筑功能较多且结构较复杂的A栋作为研究对象,其结构存在平面扭转不规则、凹凸不规则和楼板局部不连续等3项不规则,属于超限高层结构。结合A栋结构的超限情况及规范要求,在确保其多遇地震作用和设防地震作用的预期性能目标实现后,采用SAUSAGE软件对其结构进行罕遇地震作用下的动力弹塑性时程分析,分析基底剪力、楼层位移、能量图及等效阻尼比等指标,对整体结构和结构构件的抗震性能进行分析和评价。研究表明,剪力墙均处于无损伤状态,个别框架柱和框架梁出现轻微损伤,本结构满足预期的性能目标。

贵阳老百货大楼结构动力弹塑性分析

研究结构在罕遇地震作用下的损伤情况、变形性能,探寻结构的薄弱部位和薄弱层是动力弹塑性分析的主要目的,弹塑性分析还可以对结构的抗震性能进行综合评估,进而指导结构设计,保证结构安全。本文以某超高层框架-核心筒为例,采用动力弹塑性三维非线性结构分析软件Perform-3D进行罕遇地震作用下的计算,结果表明:在罕遇地震作用下连梁能够迅速进入损伤,作为结构抗震第一道防线,在整个地震过程中保持很好的耗能作用;框架柱受弯均未达到屈服状态,作为二道防线的框架柱具有较好安全储备;剪力墙应变处在弹性阶段,墙体保持基本完好。

钢-混凝土混合结构罕遇地震弹塑性静、动力分析方法

对钢-混凝土混合结构进行了罕遇地震作用下弹塑性静、动力分析方法的探讨。给出了罕遇地震下钢-混凝土混合结构的弹塑性分析有限单元模型以及结构的整体分析模型;探讨了适应于钢-混凝土混合结构特点的罕遇地震静、动力分析方法、实现过程;结合算例分析,讨论了弹塑性静、动力分析的技术要点、注意事项,并且进行了弹塑性静、动力分析的结果对比研究工作。

设置消能连梁的某框-剪结构抗震性能研究

对在连梁处设置软钢剪切型阻尼器的某框架-剪力墙结构在罕遇地震作用下的抗震性能进行了研究。分析结果表明,仅在底部加强区设置约束边缘构件时,结构不能满足大震不倒的设防要求,该结构剪力墙中约束边缘构件应通高设置,抗震构造措施提高后的结构能够达到大震设防目标,剪力墙累积受压损伤得到有效减小,各层连梁中的阻尼器均起到了较好的消能减震作用,提高了结构的整体抗震性能。

昆明螺蛳湾中心超限高层建筑抗震性能化设计研究

昆明螺蛳湾中心由2#、3#、5#三幢超高层塔楼及商业裙房组成。其中3#塔楼地上49层,结构高度216.6m,采用钢管混凝土框架-钢骨混凝土核心筒结构体系,设置2道加强层,除结构高度超限外,还存在尺寸突变、构件间断、楼层受剪承载力突变、塔楼偏置等多项不规则类型。采用基于性能的抗震设计方法,提出适合该工程实际情况的抗震性能目标和不同构件的抗震性能设计指标,进行基于等效线性化方法的中震和大震下结构关键构件的性能指标验算和复核。采用等效迭代方法计算时,由于考虑部分水平构件的屈服影响,结构整体刚度降低,各楼层总地震剪力和核心筒分担的地震剪力随之减小,但外围框架分担的地震剪力却呈增大趋势。同时还应用混凝土材料非线性本构在ABAQUS中的二次开发,进行罕遇地震下的动力弹塑性时程分析。结果表明,核心筒墙肢仅少量发生受压损伤,局部钢管进入塑性状态,连梁受压损伤明显,钢梁普遍进入塑性且塑性应变程度相对较大,起到了较好的耗能作用,结构整体抗震性能良好,关键构件的抗震性能指标满足预设的性能要求。

北京冬季奥运村人才公租房项目结构抗震性能分析

为研究采用钢框架-防屈曲钢板墙结构的北京冬季奥运村人才公租房项目的抗震性能,建立了反映两边连接防屈曲钢板墙受力特点的简化模型——等效交叉支撑模型,介绍了等效交叉支撑模型中初始刚度、单根支撑的等效截面面积、支撑屈服强度等关键参数的计算方法。选取典型户型结构,建立钢框架-防屈曲钢板墙结构整体精细化有限元计算模型,研究该双重抗侧力体系的变形特点、构件失效顺序、塑性发展模式、内力分配关系以及结构刚度退化过程;对防屈曲钢板墙在结构中的消能减震能力进行评价。通过该类结构抗震性能的研究分析表明,结构满足“大震不倒”的抗震设防目标。

铁路高墩大跨度连续刚构桥抗震设计分析

为保证在罕遇地震下桥梁结构满足规范要求,以主跨120m的高墩大跨连续刚构桥——云南万拉木特大桥为例,运用MIDAS Civil建立连续刚构桥空间有限元模型,对其进行动力特性及罕遇地震作用下的非线性时程分析,并优化延性抗震设计。分析结果表明:桥梁振型以梁墩的横向振动为主,第1阶横向侧弯的自振周期为1.697s,全桥最大振幅出现在桥墩墩顶位置。在罕遇地震(50年超越概率为2%)作用下,中跨墩顶、底受力较大,均已进入屈服,但其弯矩均小于钢筋极限弯矩,桥梁满足"大震不倒"抗震性能目标。对塑性铰区进行优化,将墩底以上3m空心与实体分界位置处截面外层部分主筋弯折,形成最不利塑性铰区域;加强墩顶、底塑性铰区域横向约束钢筋布置,提高墩柱延性。

枣庄体育场索桁屋盖结构罕遇地震分析技术

枣庄体育场屋盖是由索桁架和刚性压环组成的自平衡体系,其刚度由索系的预应力提供,抗震分析必须基于张拉成型后荷载作用下的结构进行,整个过程需要采用非线性算法。采用商用有限元软件ABAQUS对体育场进行了反应谱及大震时程分析,并编制子程序,对该混合结构进行大震下性能分析,通过损伤因子确定大震下结构抗震性能。

某超限框架结构厂房动力弹塑性分析及改进

采用SAUSAGE软件对某超限钢筋混凝土框架结构工业厂房进行罕遇地震下的动力弹塑性分析,研究结构在罕遇地震作用下的层间位移、基底剪力、楼层剪力、倾覆力矩以及构件损伤。分析结果表明:该结构在罕遇地震作用下层间位移角超限,框架柱进入比较严重损坏状态,不能满足“大震不倒”的抗震性能目标。在有限元数值分析模型中,采取在工业厂房两端和错层等薄弱部位增设钢支撑等措施对结构进行改进,并进行了罕遇地震作用下的动力弹塑性分析。对比两次分析结果可以看出,改进后结构顶层最大位移减小48.56%,最大层间位移角减小28.99%,框架柱由比较严重损坏状态减轻至中度损坏状态,实现建筑物在大震作用下不至于倒塌的目标。

西昌市某高层剪力墙结构隔震设计与分析

针对西昌市某高层钢筋混凝土剪力墙结构进行了橡胶支座隔震设计和抗震性能分析。西昌市抗震设防烈度为9度,历史上曾发生过7.5级地震。该工程场址地质构造较复杂,东侧区域有一条隐伏断层,属则木河断裂带次生断层。则木河断裂带是川西主要发震断裂带之一,至今仍是一条活动较强烈的大断裂。按照《建筑抗震设计规范》(2016版)要求,取近场影响系数1.5,以提高结构的安全度;选取Ⅱ类场地5条天然地震波和2条人工模拟地震波,共计七条符合规范要求的地震波;基于SAP2000软件对结构进行了隔震设计,中震作用下结构层间剪力和倾覆弯矩减震系数最大值为0.24,比非隔震结构地震响应减小显著,罕遇地震下隔震支座的面压、水平位移能够满足规范要求。采用ABAQUS对结构进行了罕遇地震动力弹塑性时程分析,结果表明结构能够满足"大震不倒"的抗震设防目标。

枣庄体育场索桁屋盖结构罕遇地震分析方法

枣庄体育场屋盖是由索桁架和刚性压环组成的自平衡体系,其刚度由索系的预应力提供,整个过程需要采用非线性算法,采用有限元软件ABAQUS对体育场进行了反应谱及大震时程分析,并编制子程序,对该混合结构进行大震下性能分析,通过损伤因子确定了大震下结构抗震性能。

极罕遇地震下框剪结构的混合减震控制

为进一步研究极罕遇地震下建筑结构的抗震性能,以框剪结构工程为例,选取7条地震动作为激励,在MIDAS软件中建立三维模型,在考虑性能的抗震设防下,采用粘滞阻尼器和防屈曲耗能支撑(BRB),对非减震结构和减震结构进行弹塑性动力时程分析,对比结构在极罕遇地震下的计算结果,并且研究极罕遇地震下的抗震性能。分析表明:结构层间位移角和层间剪力均有明显降低,减震效果明显,构件性能均有明显的改善,并且满足预期的性能要求。混合消能减震结构在极罕遇地震下有着很好的减震效果,能有效的提高结构整体的抗震性能,改善结构构件的损坏状态,提高结构安全性能。

柱顶层间隔震体系增量动力响应研究

针对悬臂柱顶有拉梁和无拉梁层间隔震体系的抗震性能问题,运用增量动力分析(IDA)方法进行弹塑性分析,模拟结构从弹性到弹塑性直至最后倒塌的全过程。通过调幅地震动得到相应的层间位移角及峰值加速度,分别绘制单条与多条IDA曲线分析拉梁对隔震结构动力响应的影响,研究两种结构的抗震性能。结果表明:在相同性能点,有拉梁和无拉梁对纤维铰弯矩值和曲率值基本无影响,而在不同性能点,纤维铰状态明显不同;两种体系从正常使用阶段到防止倒塌阶段所需的加速度峰值的差距慢慢增大;在极罕遇地震下,柱顶有拉梁层间隔震体系的下部结构抗震性能要高于柱顶无拉梁层间隔震体系。

某电厂钢结构厂房的地震动力弹塑性分析

对一电厂中的具体建筑物结构,进行了罕遇地震作用下动力弹塑性分析,介绍了计算方法和过程,并对结果进行了分析,提出了优化设计建议,以减少用钢量。

换流站阀厅结构的非线性动力分析

采用有限元软件SAP2000对一钢框架-剪力墙结构的换流站阀厅在罕遇地震作用下的非线性动力性能进行分析。计算过程中,分别使用了三条典型地震波,最后分别得到了柱顶位移、柱底力及索轴力的时程曲线。计算结果表明,在罕遇地震作用下,结构位移可满足规范的要求,但索轴力和柱底力的增幅均较大,在设计时应给予重视。

李自健美术馆钢结构基于性能的抗震设计

李自健美术馆采用巨型框架-支撑钢结构体系,圆环工作室以3个巨型柱悬挑的17榀主桁架为受力骨架,主桁架通过内、外环桁架连系为一个整体,环向最大跨度44.6 m。采用基于性能的抗震设计方法,提出适合该工程实际情况的抗震性能目标和不同构件的抗震性能设计指标。对结构进行小震弹性、中震弹性和中震不屈服验算,以及大震作用下的弹塑性分析。结果表明,仅支撑和巨型柱柱底出现塑性铰,数量不多,塑性发展不大。结构整体抗震性能良好,关键构件的抗震性能指标满足预设的性能要求。

某办公楼采用普通混凝土与再生骨料混凝土在罕遇地震下的对比分析

中建八局产业基地办公楼项目为五层框架结构,局部有二层裙房,结构总高19.4m。整个项目采用再生骨料混凝土。对此办公楼在相同配筋情况下分别采用普通混凝土与再生骨料混凝土在大震工况下进行对比分析;对再生骨料混凝土分析时所采用的弹性模量、强度设计值、材料的本构关系等参照再生骨料混凝土相关规范。罕遇地震下的动力弹塑性对比分析采用sap2000软件,通过对比分析再生骨料混凝土与普通混凝土在罕遇地震下的结果表明再生骨料混凝土在罕遇地震下的结构性能与普通混凝土有一定差别,当结构满足小震设计相关指标时通过适当的构造措施可满足罕遇地震情况下的相关安全指标。