RC框架结构基于构件损伤的抗震性能评估研究

首先根据钢筋混凝土柱的拟静力试验结果,探讨王东升的修正Park-Ang模型的适用性;然后基于构件层次的结构损伤指标为地震需求参数,对钢筋混凝土框架结构进行了基于IDA的易损性分析,并结合基于最大层间位移角的分析结果,探讨了结构基于损伤的抗震性能评估方法的可行性.结果表明:王东升提出的修正Park-Ang模型考虑了加载路径的影响,能较准确地反映首次超越破坏后累积损伤的发展过程,且总体上判别试件损伤状态的准确性相对较高;基于损伤的IDA能较好地反映整体结构及局部的损伤发展过程、结构的失效破坏机制,能准确地判别结构的薄弱环节,但结构损伤指标会产生超出1.0的情况,不能很好地体现损伤指标原始定义的基本含义;相较结构基于最大层间位移角的抗震性能评估结果,基于结构损伤的抗震性能评估方法综合考虑了结构的响应与自身的能力,更全面地评估了结构的性能水准,能预测结构在不同地震强度下各性能状态的失效概率.     

钢筋混凝土框架结构地震失效模式的搜索与改善

为了改善钢筋混凝土框架结构的抗震性能,利用OpenSees软件建立了一个十层三跨的钢筋混凝土框架纤维模型.首先,对比分析了现浇楼板效应对结构抗震性能的影响.结果表明,现浇楼板的存在可增大柱的转动,减小梁的转动,削弱设计时强柱弱梁的效果,从而改变了梁与柱达到屈服状态和极限状态的先后顺序.然后,根据结构失效准则,利用Pushover方法搜索出结构地震失效模式.最后,采用3种不同的改善方案对结构进行重新设计,通过加强局部构件来改善结构地震失效模式.研究分析表明,改善结构的不同部位能提高结构的弹塑性刚度和延性,改变地震失效模式,提高抗震性能.结构地震失效模式的搜索与改善能有效揭示建筑结构地震弹塑性发展和破坏倒塌规律,为建立结构整体抗震能力分析理论提供依据.     

框架结构地震损伤演化过程数值分析

为了更好地研究钢筋混凝土框架结构在地震作用下的损伤演化规律,采用理论分析的方法,改进了以往的基于变形及耗能的双参数损伤指数模型,应用按结构的重要程度所提出的"三水准"抗震设计地震损伤指标作为倒塌评定准则;采用非线性动力有限元法,模拟分析了某三层钢筋混凝土框架结构在地震作用下的倒塌破坏过程,计算了主要构件和整体结构的地震损伤指数,定量的描述了结构的整个倒塌破坏过程。结果表明:改进后的损伤指数计算模型既能够计算最大损伤指数,又能定量连续化计算结构损伤指数,描述结构的整个倒塌破坏过程。采用的单榀双跨结构为研究对象,不仅考虑了边柱而且考虑了中柱损伤,与实际结构破坏过程相符。     

支座失效下基础隔震结构的损伤路径识别

为研究基础隔震结构的隔震支座意外失效后,剩余结构在三维地震动作用下构件的损伤指数和结构的损伤路径变化,利用三维整体结构弹塑性分析与抗震性能评估软件Perform-3D对隔震结构进行分析.通过对支座未失效和支座失效时的隔震结构的构件损伤进行损伤指标评价,比较构件损伤指标的大小以此来确定结构损伤路径的分布及变化规律.对一个6层的基础隔震结构进行分析,结果表明,角部隔震支座的失效会引起构件的损伤指标的剧烈变化,使得隔震结构支座失效位置上部构件的破坏路径成为主要的损伤路径.     

考虑震损的混凝土框架结构改进建模方法

为准确描述震后结构损伤的影响,提出了损伤构件的定量分析方法及震损结构的改进建模方法.首先,从骨架曲线退化及滞回规则退化两方面定义了损伤构件的性能退化指数;然后,基于Park-Ang模型与Kunnath模型,采用统计回归分析方法提出了损伤构件恢复力模型,并对其准确性进行了验证;最后,应用该恢复力模型对震损框架结构进行弹塑性分析.结果 表明:采用Park-Ang模型和Kunnath模型得到的损伤构件恢复力模型均具有较高的准确性;对于所研究的2种构件,滞回曲线力峰值的理论值和试验值误差均小于10％;向完好结构输入组合地震波,向震损结构输入单一地震波,各层位移时程曲线吻合良好,说明采用该恢复力模型进行震损结构建模能够准确分析震损程度及分布对结构抗震性能的影响.     

钢筋混凝土梁柱概率损伤模型研究

针对目前概率损伤模型缺乏统一标定方法以及样本扩容困难的问题,以典型构件损伤模型为研究对象,提出概率损伤模型分布参数的标定方法和基于贝叶斯统计的样本扩容方法,并采用典型钢筋混凝土梁柱构件滞回试验标定各极限状态的损伤指数.以8度设防4个不同层数的RC框架结构为例,分别从单一构件损伤和整体结构构件损失综合比较损伤模型对建筑结构性能评估结果的影响.结果表明,本文提出的样本扩容方法能平衡先验信息和抽样信息,采用本文提出的标定流程可为后续样本扩容提供便利;本文经标定的损伤模型均能识别较大概率的破坏状态,在中小地震作用下,建筑结构地震损失均值基本一致,建议采用便于计算的位移损伤模型进行损失评估,在罕遇地震作用下,偏安全考虑,建议采用Park-Ang损伤模型.     

外包钢加固SRC框架结构地震损伤演化分析

基于外包钢加固震损型钢混凝土框架结构在低周往复荷载作用下的破坏性试验,采用材料性能折减的方法考虑震损影响,对外包钢加固损伤的型钢混凝土框架结构进行有限元建模分析,利用改进的双参数地震损伤模型计算其主要构件和整体结构的损伤指数,并利用多项式函数对其构件及整体结构的损伤演化曲线进行拟合,探讨外包钢加固震损型钢混凝土框架结构在低周往复荷载作用下的损伤演化规律。结果表明,通过折减材料性能来模拟预震损的方法是合理的;改进的地震损伤模型能定量计算结构在各个循环阶段的损伤指数;外包钢加固型钢混凝土框架结构的方法能有效降低型钢混凝土框架结构地震损伤程度,与未加固的震损型钢混凝土框架结构相比,外包钢加固震损型钢混凝土框架结构的抗震性能明显增强。     

强震作用下框架结构节点抗震性能有限元分析

为探讨强震作用下钢筋混凝土框架结构梁柱节点的抗震性能.以某机场框架结构扩建工程为实例,采用Abaqus软件,选取EL-Centro波、Accel人工波、Taft波,计算结构在不同震级、不同加速度峰值地震作用下的响应,对局部框架结构节点的抗震性能进行有限元分析.分析结果表明:在强震作用下,考虑楼板会对结构梁构件的刚度起到显著提高作用,结构抗侧刚度提高,但容易出现"强梁弱柱"型破坏.若提高柱构件的配筋率与配箍率,可以有效增强柱的强度,对柱端混凝土过早开裂起到限制作用,有助于实现"强柱弱梁"型破坏.     

现浇再生混凝土框架模型结构地震损伤评估

基于完成的6层现浇再生混凝土(RAC)空间框架结构模型模拟地震试验,提出了再生混凝土框架结构地震破坏等级7级划分标准,明确了基于结构极限状态的抗震性能水平.采用变形和能量线性组合的双重破坏准则对再生混凝土框架结构进行抗震能力评估.结果表明:基于变形和能量线性组合的双参数地震损伤模型,能够很好地评估地震作用下再生混凝土框架结构的损伤发展过程,为基于性能的再生混凝土框架结构抗震优化设计提供了依据.     

钢筋混凝土框架结构地震倒塌过程模拟分析

为研究钢筋混凝土框架结构倒塌模式,指导抗震设计.概述了钢筋混凝土框架结构的主要震害特点,并借助动力有限元软件LS-DYNA对三层钢筋混凝土框架结构在地震作用下的损伤演化直至倒塌过程进行模拟.通过对参数和模型的选取,再现真实的倒塌过程,证明了柱角端是结构的薄弱环节,仿真结果和真实倒塌过程较好的吻合.     

多层工业厂房火灾后加固设计与抗震性能分析

为探究多层钢筋混凝土工业厂房在加固前后以及火灾前后的抗震性能变化情况,围绕火灾后多层工业厂房的加固设计和抗震性能分析展开研究.首先,建立多层钢筋混凝土框架结构火灾后抗震性能的有限元分析方法;随后,介绍某多层工业厂房结构特点和火灾后结构损伤情况,据此综合利用增大截面、粘贴钢板和粘贴纤维复合材料等方法对结构进行了加固设计;进而,建立了结构三维有限元模型,开展了结构动力特性和弹性地震响应分析;最后,进行了结构的动力弹塑性分析,探究了火灾前、后结构整体的抗震性能和加固措施对火灾后结构抗震性能的改善,并探讨了不同地震动特性对多层钢筋混凝土框架抗震性能的影响.研究结果表明:火灾后,整体结构地震响应明显大于火灾前,层间位移角最大增加了143％,且不同楼层层间位移角的增大幅度与楼层受火情况密切相关;近场地震作用下的结构响应大于远场地震,罕遇地震作用下底层层间位移角在近场地震作用下可达远场地震作用的2.71倍;所提出的加固方案有效提升了结构抗震性能,罕遇地震作用下底层层间位移角平均减少115.7％.研究成果可为多层工业厂房火灾安全性评估和加固设计提供参考.     

强震作用下混凝土框架结构的地震失效模式

汶川地震之后通过大量的震害调查发现,许多按照抗震规范"强柱弱梁"准则设计的钢筋混凝土框架结构并没有出现预期的"全梁铰式"理想失效模式。采用20条地震动记录作为输入来考虑地震动的不确定性,基于OpenSees分别对钢筋混凝土结构进行地震动相同、峰值加速度不同和地震动不同、峰值加速度相同两种工况下的结构失效模式分析,分析了地震动不确定性对结构失效模式的影响。给出了按中国规范设计的钢筋混凝土框架结构在大震、巨震作用下的失效模式。     

加筋路堤的双参数地震破坏模型研究

现阶段关于加筋土结构的抗震性能设计以及对震后的加筋土结构损伤程度还没有一个统一的评价标准。为完善加筋土结构的抗震性能设计理论,需要对加筋土结构在振动情况下的变形和能量以及极限滞回耗能进行分析。结合室内模型试验,计算试验模型的破损结果,确定模型理论参数,从而建立加筋路堤的双参数地震破坏模型。对完善加筋路堤的抗震性能设计以及对震后破坏的评价具有一定意义。     

碳纤维加固RC框架结构抗震性能

利用ANSYS软件对一栋三层钢筋混凝土框架结构进行了抗震性能分析,研究了碳纤维加固框架结构在地震作用下,节点的受力和变形特征、梁柱纵筋的应力增长变化以及结构动力特性等,并与普通框架结构进行对比分析。结果表明：加固后框架结构的楼层最大位移较普通结构明显提高,结构的延性显著改善,有利于结构的抗震。在节点处采用外包碳纤维布加固,可以提高框架柱的抗弯能力,使塑性铰首先出现在梁端,钢筋混凝土框架结构在地震作用下,破坏时更接近＂强柱弱梁＂的特点。     

方钢管混凝土柱-不等高钢梁框架节点地震损伤演化过程分析

为研究方钢管混凝土柱-不等高钢梁框架节点在地震作用下的损伤演化过程,基于4个方钢管混凝土柱-不等高钢梁框架节点的抗震性能试验,运用有限元分析软件ABAQUS对梁柱节点进行了数值分析,并选取了适用于此类异型节点的双参数地震损伤模型.通过有限元结果和损伤模型分析了不等高钢梁框架节点在低周反复荷载作用下的损伤发展过程.结果表明:所选取的损伤模型能更好地反映节点从"基本完好"到"完全破坏"的损伤演化规律,且能够定量确定节点不同破坏程度的损伤限值;节点的地震损伤主要集中在高梁上下翼缘螺栓连接处,并随着加载循环次数的增加,损伤累积不断加大,最终破坏模式为高梁端塑性铰破坏.研究结论为该类节点基于损伤的抗震设计方法以及地震损伤评估提供了理论依据.