典型悬吊式管道抗震支架地震响应试验评估

地震中非结构部件的破坏是造成建筑功能丧失及重大经济损失的重要原因,其中抗震支架破坏直接导致管道系统失效。由于国内相关研究较为缺乏,该文章通过直接对管道进行加载对管道系统常用某型抗震支架进行了6组拟静力试验,其中顺管向加载为P1类试件,垂直管向加载为P2类试件,得到了其在FEMA 461加载履历下的破坏模式及其平均等效阻尼比,并根据FEMA P-795相关规定将构件极限位移、屈服位移及有效延性系数作为工程需求参数,同时将构件损伤控制及保证生命安全等国际通用非结构部件性能目标与GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》中非结构部件的抗震设防目标相关联,并计算了该类构件的平均等效阻尼比,而平均等效阻尼比可反映试件耗能能力。结果表明:P1类试件管道拔出是管道系统失效的主要原因;P2类试件为悬吊支撑中的螺杆破坏导致管道系统失效;分析了两类试件在试验中的薄弱环节并提出了相应改进措施;P1类试件平均等效阻尼比为25%,P2类试件平均等效阻尼比为29%,该型试件滞回耗能性能良好。

双层圆钢管混凝土长柱压扭滞回性能试验

为研究双层圆钢管混凝土长柱在压、扭荷载作用下的力学性能,利用研制的Stewart六自由度加载平台,进行了两个普通圆钢管混凝土长柱和两个双层圆钢管混凝土长柱试件在纯扭、压扭作用下的低周往复试验。对比分析了各试件的承载力、扭转变形、耗能、滞回性能,进行了有限元参数分析。研究表明:普通圆钢管混凝土长柱和双层圆钢管混凝土长柱均具有较好的抗扭能力;与普通圆钢管混凝土长柱相比,双层圆钢管混凝土长柱的初始刚度和承载力略有提升,滞回曲线更饱满,耗能能力和延性大幅提升;参数分析表明含钢率一定时,内层钢管径厚比越大,对抗扭越有利;一定范围内的轴向荷载,可提高钢管混凝土柱的抗扭能力。

建筑常用给水管道地震易损性试验研究

现行建筑设计规范对结构的抗震设计有着严格的要求,对非结构构件的抗震性能却缺乏足够的重视。地震后即使建筑物的结构损伤较小,也可能因为非结构构件的破坏而丧失使用功能。管道系统作为一种典型的非结构构件,是建筑实现给水、排水、消防、燃气等功能的重要保障。针对国内新老建筑中常用的PPR、镀锌钢管等建筑给水管材,以直径、水压、壁厚、加载方式为变量设计并完成24组共计72个往复加载试验。根据试验结果总结各类型管道的破坏特征和地震易损性,并通过算例介绍了试验易损性数据在管线抗震设计和分析中的应用。

基于地震烈度速报信息的地震损失评估系统设计与实现

地震烈度速报数据所含信息量丰富,涵盖地震仪器实测峰值加速度(PGA)信息、地震烈度衰减信息、场地影响因子校正信息等。将地震烈度速报信息应用于灾情评估中,可提高评估结果的精确性。对地震应急基础数据库中部分数据进行格网化处理,在已有易损性模型和地震损失评估模型研究的基础上,采用地理数据服务(Geodata Services)技术获取烈度速报信息数据,开发了基于地震烈度速报信息的地震损失评估系统。

地震灾害风险评估方法的对比分析——以乌鲁木齐市为例

基于指标体系的风险建模与评估是目前灾害风险分析与评估中应用最广泛的方法。本文首先分析评价不同学者的地震灾害风险评估指标体系;在此基础上,选取指标体系相对简单的城市防震减灾能力法和考虑因素较多的地震灾害风险系数法对乌鲁木齐市各区县开展地震灾害风险评估。评估结果表明:不同评价方法的侧重点不同,造成评估结果有一定的差异性,评估体系指标大而全并不意味着评估结果更加合理。地震灾害风险评估指标体系的建立需要兼顾可操作性、实用性、全面性及可量化性等要求。

汶川地震汉源县城高烈度异常区基岩地震动输入

合理的地震动输入是定量解释震害和烈度异常的基础。以汉源老县城震害为评价基准,确定了汉源老县城高烈度异常区的汶川地震基岩地震动输入。基于汉源老县城周边的九襄、清溪、宜东和乌斯河4个强震台站记录,采用LSSRLI-1程序反演给出了各自台站的水平向基岩地震动;选取汉源县城典型场地,利用LSSRLI-1程序计算给出了不同强震台站基岩地震动作用下的场地地表加速度时程和反应谱,以最可能引起汉源老县城震害的强震台站基岩地震动作为汉源县城的基岩地震动输入。研究结果表明:九襄台站反演的基岩地震动最可能反映汶川地震时汉源老县城的基岩地震动特性,因而用九襄台站的基岩地震动作为汉源老县城的地震动输入解释汉源县城高烈度异常现象是合理的。本文的研究思路为定量解释震害的地震动输入确定提供了重要参考。

2013年8月30日乌鲁木齐5.1级地震灾害特征分析

2013年8月30日13时27分30.3秒乌鲁木齐市发生5.1级地震,该地震的微观震中位于乌鲁木齐市中心繁华地段,属于典型的城市直下型地震。乌鲁木齐市震感强烈,周边的昌吉市、五家渠市等有明显的震感。本文介绍了此次地震发生的地震地质环境背景,并根据震害调查资料及乌鲁木齐烈度速报台的记录给出了地震影响场分布结果,在此基础上重点分析了破坏建筑物的震害特征,对未来乌鲁木齐城市抗震设防工作提出了建议。

基于复合反演算法的结构损伤识别及地震动反演研究

针对输入激励信息未知、输出响应信息非完备的情况,进行了结构损伤识别算法研究。基于物理参数时域识别的复合反演算法,定义单元刚度参数变化率为损伤因子,并引入矩形窗方法剔除噪声异常数据,给出了时域内结构损伤识别复合反演算法(损伤识别和地震动反演)。以一个5层框架结构为例进行了数值仿真识别损伤,针对矩形窗长度、噪声水平不同等情况对比了识别结果(损伤识别精度、损伤位置确定)和收敛速度,并比较了反演的地震动与真实地震动时程曲线。研究表明,所提基于复合反演算法建立的结构损伤识别复合反演算法是非常有效的。

结构物理参数时域识别的振动台试验研究

在输入未知条件下,为了识别非线性参数系统,并消除噪声异常点的影响,引入修正Levenberg-Marquardt法和矩形窗法,建立SVD-mLM法,改进了复合反演算法。为了验证改进算法,设计一个五层单跨钢框架模型进行振动台试验,测试获得含有真实噪声的动力响应,采用改进的复合反演算法,研究了结构物理参数时域识别和输入反演问题。振动台试验研究表明结构物理参数识别和输入反演结果是可信的,验证了SVD-mLM法、矩形窗法和改进的复合反演算法在识别结构物理参数和反演输入时的可行性和有效性。

云南漾濞6.4级地震公共建筑的震害特征

2021年5月21日云南漾濞发生6.4级地震,成为继2014年6.5级鲁甸地震和6.6级景谷地震之后云南省内时隔7年的又一次震级大于6级的破坏性地震。漾濞地震虽然与鲁甸地震在震级、震源深度和震源机制等方面均较相似,但漾濞地震震中附近的地面运动强度远不及鲁甸地震,且漾濞县的抗震设防烈度远高于鲁甸;相应地,漾濞地震对抗震设防建筑造成的破坏也远轻于后者。本文首先通过比较这三次地震震中附近的强震记录的反应谱,并结合公共建筑的震后应急评估结果,说明漾濞地震和鲁甸地震中公共建筑破坏程度的显著差异。进而以位于漾濞县城的两栋钢筋混凝土公共建筑为例,介绍此次地震中砌体填充墙和吊顶等典型非结构构件的震害。

采用消能连梁的高层结构整体分析与试验研究

消能连梁采用阻尼器耗能,保护混凝土主体结构,是近年来发展出来的一种有效的高层结构消能减震体系。本文针对带消能连梁的框架剪力墙结构体系进行整体有限元分析,研究了具有不同层数的框架剪力墙结构地震响应,分析消能连梁的能量耗散情况和对整体结构动力响应的控制效果,研究表明消能连梁能够分别降低首层墙肢和框架的能量耗散的65.5%和39.0%,同时可降低结构35.4%-42.0%的层间位移角和41.0%-44.4%的基底剪力。随后对某一18层高层建筑进行了子结构混合试验研究,试验体底部为6层联肢墙,采用1/3缩尺,其余结构分为上部剪力墙数值子结构和框架数值子结构,分别采用ABAQUS软件进行分析,三者协同工作,共同完成大震响应模拟。子结构混合试验结果表明,消能连梁可有效降低结构的整体响应,层间位移角降低16%、基底剪力降低21%。同时可控制连梁损伤,提高结构耗能能力。

双核芯全钢防屈曲支撑的设计与试验

为了解防屈曲支撑作为抗侧力构件的性能,设计一种可拆解组合的全钢双核芯防屈曲支撑,并通过拟静力试验,研究了其承载能力和耗能特性.首先通过一个单核芯试件的试验发现了设计和锚固的不足,改进后成功获得了单、双核芯试件的荷载位移曲线和低周疲劳曲线,并通过研究曲线特征和规律,取得了强度、变形、耗能等设计参数,最后用Bouc-Wen模型对防屈曲支撑进行了地震作用下的数值模拟.试验和分析结果表明:防屈曲支撑克服了普通支撑受压屈曲的缺点,滞回曲线拉压基本对称,呈饱满的梭形,具有较高的阻尼比,且往复荷载下耐疲劳.Bouc-Wen模型可以较好地模拟其滞回性能.所设计的双核芯支撑性能稳定,组装灵活,适合工程应用.

阻尼对结构模态测试精度影响的试验研究

结构振动是多个振型参与的结果。在结构抗震设计及地震工程相关领域,结构模态数值的应用程度越来越高,其准确程度从根本上关系到结构设计和工程抗震的实现效果。为考察阻尼对实际结构模态测试结果的影响,设计了三层剪切型钢框架模型及可调硅油阻尼器。计算其理论模态,并通过三种常用的模态测试方法,对其在阻尼比由小到大逐渐增大的各种工况下的频率和振型进行测试。试验结果表明:阻尼比对结构模态测试结果确有影响,测试精度随着阻尼比的增大而降低,但在实际结构阻尼比量级时,常用测试方法得到的简单结构的模态结果精度可以满足工程计算需要;脉动法、初位移释放法和激振法的测试精度依次提高。

非结构构件抗震性能试验方法综述

现代建筑功能日益复杂,建筑非结构构件日益丰富,非结构构件在地震中的破坏会严重影响建筑使用功能,造成巨大经济损失。目前,非结构构件的抗震性能试验研究大多沿用结构试验的拟静力、动力和地震模拟振动台试验方法,但是在加载制度等方面与结构试验存在明显区别。针对非结构构件独特的破坏模式,也有学者提出新型的试验方法。本文在阐述非结构构件抗震设计重要性的基础上,总结现有非结构构件抗震性能试验相关方法,介绍各类试验方法的应用实例及其不足之处,并探讨非结构构件试验方法的发展方向。

基于三阶段法的结构损伤识别研究

在输入激励信息未知、仅已知部分测试自由度的动力响应信息的条件下,基于广义复合反演算法,开展了结构损伤识别的研究。将衰减记忆滤波技术引入到扩展卡尔曼滤波算法,构建了衰减记忆扩展卡尔曼滤波算法以削弱滤波的发散现象。考虑了复合反演算法(须知各自由度的动力响应)和衰减记忆扩展卡尔曼滤波算法(须知输入信息)的局限性,借助子结构技术,建立了结构物理参数时域识别的广义复合反演算法。利用单元刚度变化率来判定损伤的程度和位置,建立了基于广义复合反演算法的结构损伤识别及地震动反演的三阶段法。以一个6层框架结构为例进行了结构损伤识别数值模拟研究。结果表明,在噪声存在的情况下,三阶段法能够准确确定损伤位置和损伤程度,且地震动反演时程与真实时程吻合较好,验证了三阶段法在结构损伤识别及地震动反演中的有效性。

我国公共建筑中吊顶的震害特征及其易损性分析

地震中建筑物内吊顶的破坏主要表现为吊顶板、灯具等构件的坠落。其不但会造成经济损失,而且会严重影响建筑物在震后的正常使用,阻碍建筑物功能的快速恢复。该文以在2013年7.0级芦山地震中获得的我国实际吊顶的震害资料为基础,分析我国公共建筑中吊顶的震害特征。结合震害数据,以吊顶的坠板率作为衡量其损伤状态的指标,以楼面峰值加速度为工程需求参量,初步建立了我国吊顶在“快速恢复”和“难以恢复”2个损伤状态下的易损性曲线,并与国外已有的关于吊顶的易损性曲线进行了比较。结果表明:我国公共建筑吊顶的抗震能力相对较弱,边角部位尤其易于破坏;当楼面峰值加速度约为1.1 g时,吊顶即有50%的概率达到或超越“难以恢复”状态。

一种无条件稳定的显式数值积分算法

显式直接积分方法利用已知信息求解位移,不需要迭代过程,特别适合于拟动力试验。然而大多数显式积分方法条件稳定,难以应用于受高阶振型影响较大结构的拟动力试验。基于隐式无条件稳定的HHT-α法,提出了一种新的显式算法,利用谱半径分析证明了该算法具有无条件稳定的特点。最后通过数值模拟验证了该算法的数值特征。

采用不同减震结构体系的医疗建筑地震经济损失评估

建筑物在地震作用下的直接经济损失不仅来自于结构构件,而且来自于非结构构件和建筑内部物品的破坏。对于满足现行抗震设计规范要求的建筑物,非结构构件和建筑内部物品的破坏经常成为建筑物地震经济损失的主要来源。为此,以某医疗建筑为研究对象,采用底部隔震、增设屈曲约束支撑和增设摇摆墙等三种减震方案对其进行加固,通过对比原建筑和采用不同方案加固后的建筑在不同强度地震作用下的经济损失,研究不同减震结构体系对减轻建筑物地震经济损失的作用。分析结果表明,各减震方案均能有效减小结构的位移反应,隔震方案能同时有效地减小结构的加速度反应。由于所研究的医疗建筑在地震作用下的经济损失主要来自于医疗设备等加速度敏感型非结构构件,因此采用隔震方案在减小地震经济损失方面具有明显的优势。

时域稳定的基础频响离散有理近似参数识别方法

离散时间有理近似函数是建立基础动力分析模型的重要方法之一。而有理函数的稳定性和精度决定了动力时程分析的稳定性和精度。目前关于离散时间有理近似函数的研究主要集中于时域分析模型建立,而无法同时保证辨识函数的稳定性、精度及计算效率。基于系统稳定性理论,将有理近似函数看成一阶与二阶系统的组合,并根据其根的稳定条件推导了被辨识参数的稳定界限。在此基础上,利用遗传算法与序列二次规划算法提出了时域稳定的参数识别方法。通过对不同基础频响函数的数值仿真,验证了该方法辨识参数的稳定性与精度。由于该方法限制了参数取值范围,其计算效率也得到了大幅度提高。

建筑内部物品滑移破坏易脆性分析中的楼面运动强度指标

合理选择建筑楼面运动强度指标是对建筑内部物品进行易脆性分析的基础。以建筑内部物品的滑移破坏为研究对象,通过单自由度简化模型模拟内部物品在地震引起的楼面运动作用下的滑移反应,并根据刚体在矩形脉冲作用下最大滑移距离的解析解,修正了目前常用的楼面运动强度指标。分析结果表明,物品在地震引起的楼面运动作用下的最大滑移距离远小于矩形脉冲作用下的解析解,且表现出相当大的离散性。未修正的楼面运动强度指标和最大滑移量之间在对数空间上呈比较明显的双线性关系,修正后的强度指标则与最大滑移量在对数空间上具有更好的线性关系。