基于能力谱法导管架平台抗震性能评估

针对现行海洋平台抗震规范无法考虑平台结构弹塑性抗震性能及地震失效机制问题,提出基于能力谱法海洋平台抗震性能评估方法,获得平台结构抗震性能及失效模式,解决强震作用下海洋平台结构弹/塑性抗震评估技术难题。基于规范推荐地震弹性设计谱,采用折减系数建立弹/塑性反应谱,结合渤海某导管架平台,采用能力谱法进行弹/塑性抗震性能评估。结果表明:能力谱法计算简便,对于以第1阶振型为主导地震响应的平台结构具有较好的精度;采用能力谱法评估地震惯性载荷时须考虑其高度效应,可采用倒三角或高度等效加载方式;桩基失效是平台结构地震作用下主要失效模式,平台抗震设计时应保证桩腿具有足够强度和入泥深度,避免强震作用下桩基失效而导致平台结构整体倾覆。     

弹塑性反应谱及其在抗震设计中的应用

由于当采用抗震规范中的弹性反应谱估算结构弹塑性变形时有许多局限性,该文提出了在抗震设计中直接使用弹塑性反应谱计算在罕遇地震作用下结构的弹塑性反应.该文利用弹性反应谱和Vindic模型中的R-μ-T关系,通过理论分析,推导了弹塑性反应谱的一般表达式,并且提出了弹塑性反应谱在地震作用计算中的应用方法.根据算例分析,延性系数越大,楼层地震剪力越小,但延性系数对层间位移的影响很小.另外,在罕遇地震作用下根据该文提出的方法计算而得到的层间弹塑性位移比根据抗震规范中所提出方法得到的层间弹塑性位移小.     

双向地震动作用弹塑性反应谱研究

在基于性能/位移抗震设计中,弹塑性反应谱在计算结构地震位移反应方面越来越受到重视.考虑实际地震动的多维性和结构非线性反应空间耦合特性,研究并建立了双向地震动作用弹塑性反应谱模型,将其定义为在两个相互垂直的主轴方向上分别具有水平平动自由度,恢复力特性满足二维屈服面模型的理想弹塑性单质点系统,分别承受双向和单向地震动作用,在同一主轴方向上的最大位移反应之比.给出了一种等强度折减系数的弹塑性谱.通过硬土场地10组双向地震动记录等强度折减系数谱的统计平均结果,分析了结构周期、强度折减系数和阻尼等因素对谱值及结构双向地震反应的影响.结果表明,双向地震动作用相对单向地震动作用主要增加结构较长周期方向的最大位移反应;若增加结构较短周期方向的设计强度,可在一定程度上降低双向地震动不利影响;因定义的谱为比值形式,阻尼对其影响不大.     

多水准位移能力谱抗震设计方法

在改进能力谱方法和多水准抗震设计理念的基础上,提出了基于位移能力谱的多水准抗震设计方法.利用位移能力谱方法,获得了结构在不同抗震设防水准下结构的位移需求和延性系数,并构造出多水准需求谱.从多水准需求谱上得到多个基于位移抗震设计的控制点,最终构造出结构设计能力基准曲线.基于结构设计能力基准线对结构进行设计,能使结构同时满足"小震不坏"的弹性位移需求和"中震可修"及"大震不倒"的弹塑性位移需求.根据一个单自由度桥墩抗震设计的全过程,说明了基于位移的多水准抗震设计方法不仅能够满足各个设防水准的需求,而且根据该方法设计的结构具有最优的经济性.     

单自由度体系损伤谱及其应用研究

为合理地揭示结构在地震作用下的弹塑性行为,该文考虑结构最大弹塑性位移和累积滞回耗能的耦合影响,建立了单自由度(SDOF)体系损伤谱,提出了一种基于损伤谱的抗震性能评价方法.依据Park-Ang双参数地震损伤模型,通过大量的SDOF弹塑性时程分析计算,建立了基于强度折减系数的4类场地损伤谱.在统计平均和回归分析的基础上,得到了简化的损伤谱表达形式.算例验证了基于损伤谱的抗震性能评价方法的合理性.算例分析表明,按该文方法可以合理考虑累积滞回耗能对结构损伤的影响,其计算结果与时程分析结果具有较好的一致性,因而能够从统计意义上对结构的损伤程度进行评价.     

近断层地震下梁式桥考虑SSI效应的能力谱法

合理地选取215条典型近断层地震动记录,并根据我国桥梁抗震设计规范的场地标准进行分类后,统计了适用于我国桥梁抗震设计的近断层地震弹塑性加速度和位移反应谱,并拟合了阻尼比对近断层地震弹塑性反应谱的影响关系式,进而得到近断层地震的弹塑性需求谱. 再将其与FEMA440的考虑土-结构相互作用（SSI效应）的方法、Chopra改进能力谱法相结合,完善了近断层地震下适用于我国梁式桥且能考虑 SSI效应的能力谱法 . 最后,将本文方法应用于某梁式桥的抗震性能评估中,结果表明：对于近断层地震下考虑SSI效应的我国梁式桥,FEMA440的计算结果偏于保守,而本文方法的计算结果则较为合理,可以应用于我国梁式桥的抗震性能评估中.     

基于性能抗震分析的核电常规岛主厂房设计

为了对核电常规岛主厂房结构抗震进行分析,通过工程实例分析基于性能的抗震设计的优点,并在不同的抗震性能目标控制下,运用SAP2000有限元程序,对主厂房结构进行静力弹塑性分析,绘制能力谱-需求谱曲线,分析结构主要构件应力、应变和楼层层间位移角特点,检验结构的抗震性能。结果表明:主厂房结构应力、应变合理,层间位移角满足规范要求。该成果对基于性能的抗震设计方法的运用和推广具有一定的参考价值。     

基于Info-Gap决策的结构抗震稳健性优化设计

针对结构抗震设计中存在严重不确定性问题,基于Info-Gap理论建立一种考虑地震设计谱参数不确定的结构抗震稳健性优化设计方法.该设计方法采用Info-Gap模型来描述地震设计谱中反映地面运动强度的水平地震影响系数最大值αmax和场地特征周期Tg的不确定,通过嵌套优化使结构设计满足结构的临界性能要求的同时实现最大化不确定的稳健性.通过对一个6层3跨的钢框架的抗震稳健性优化设计验证分析表明:这种基于满足性能的结构抗震设计需在满足结构性能需求和提高不确定稳健性之间进行权衡取舍;同时也证实该方法为在不易得到不确定性因素足够信息情况下的基于性能结构抗震可靠性设计提供了一条新思路.     

基于静力能力谱法的RC结构反应修正系数

目前我国现行抗震设计规范尚未引入结构反应修正系数,结构反应修正系数是预测结构在某一地震设防水准作用下的弹塑性变形能力与安全储备能力从而指导结构设计的参数。采用静力能力谱方法考察按照我国抗震设计规范设计的5层RC(钢筋混凝土)框架结构,在结构遭遇6、7、8、9四个设防烈度的地震作用下的反应进行分析结构反应修正系数需求值。研究结果表明:加固RC框架结构性能点相对未加固框架结构偏小且结构延性更好,随着地震震级的提高结构反应修正系数不同程度降低,加固框架结构抗震能力安全储备增大,进入塑性状态后加固RC框架结构能充分发挥结构塑性铰的能力,较好的提高了结构的非弹性变形能力和耗能能力,为今后结构发生塑性铰破坏和对结构设计提供理论基础。     

钢筋混凝土核心筒基于位移的抗震设计方法研究

对于较重要的建筑结构,在基于性能抗震设计过程中,需要同时验算结构的抗震承载力和位移反应是否满足规范规定的限值.混凝土核心筒是我国超高层建筑中应用最为广泛的抗侧力单元,在承载力、刚度和延性方面均需进行详细的设计以满足更高的抗震要求.利用加速度反应谱和能力谱的基本原理,通过引入损伤指标及能力设计方法,本文提出一种混凝土核心筒基于位移的抗震设计方法,该方法可实现对目标位移和加速度(力)的双重控制,对结构进行更为合理的抗震设计.只要给定结构目标位移和目标加速度,即可利用该基于位移的方法进行抗震设计计算,得到混凝土核心筒在任一地震作用水平下的承载力和位移,同时,引入能力设计方法进行定量的构件构造措施设计,以保证构件在大震作用下具有足够的塑性变形能力.     

剪力墙数量对框架——剪力墙结构弹塑性性能的影响

利用弹塑性静力、动力分析软件PUSH＆EPDA，对两栋框架一剪力墙结构进行了静力弹塑性和动力时程分析，考察在剪力墙具有不同数量和框架具有不同基底剪力系数这两种情形下框架的延性系数．研究结果表明，在强震作用下，当框架具有相对较小的基底剪力系数时，一旦剪力墙遭到破坏，将使框架产生较大的弹塑性位移响应，甚至导致结构的倒塌，不断增加剪力墙的数量有时将加剧这种态势；但是当框架具有较大的基底剪力系数时，框架的位移响应随着剪力墙数量的增加而逐渐减小．通过对计算结果的分析，给出了一些有益的结论，供设计人员参考．     

剪力墙数量对框架─剪力墙结构弹塑性性能的影响

利用弹塑性静力、动力分析软件PUSH&EPDA,对两栋框架─剪力墙结构进行了静力弹塑性和动力时程分析,考察在剪力墙具有不同数量和框架具有不同基底剪力系数这两种情形下框架的延性系数.研究结果表明,在强震作用下,当框架具有相对较小的基底剪力系数时,一旦剪力墙遭到破坏,将使框架产生较大的弹塑性位移响应,甚至导致结构的倒塌,不断增加剪力墙的数量有时将加剧这种态势;但是当框架具有较大的基底剪力系数时,框架的位移响应随着剪力墙数量的增加而逐渐减小.通过对计算结果的分析,给出了一些有益的结论,供设计人员参考.     

基于反应谱分析的边坡动力响应与地震稳定性数值模拟

针对地震作用下的边坡稳定性分析,基于反应谱理论,提出了一种同时考虑了地震动力特性的反应谱法动态分析方法。该方法通过震动峰值加速度和边坡各岩土体单元的节点地震响应加速度谱值,计算出单元的地震影响系数,进而进行强度折减,得到滑动面的安全系数。在此基础上,对某边坡进行了动力稳定性分析,首先采用ANSYS分析地震作用下的边坡模态和反应谱,结合FLAC~(3D)计算弹塑性变形下的边坡稳定性,得出不同工况下边坡稳定性安全系数。实践表明,反应谱法动态分析对地震作用下边坡稳定性具有较好的理论与应用价值。     

RC框架结构Pushover方法的保证率和适用性研究

以7层钢筋混凝土平面框架结构为例,通过统计分析不同地震烈度、不同场地条件、不同地震分组的平面框架在不同抗震设防水准条件下的Pushover分析性能点的概率分布,探讨Pushover分析方法的保证率和适用性.研究表明,Pushover分析方法是一种静力弹塑性分析方法,不适用于结构弹性抗震性能评估.     

建筑结构地震反应简化分析方法的进一步改进

文章对现有的几种评估建筑结构抗震性能的近似方法,其中包括推覆分析、能力谱方法等,进行了深入研究,就其中若干问题进行了讨论.在此基础上,提出了对能力谱方法的进一步改进.通过一典型结构的分析实例,初步证明了文章建议的方法简便有效,在基于结构性能的抗震设计中具有潜在的实用价值.     

钢筋混凝土高墩抗震性能评价指标

基于性能的抗震设计是结构抗震设计规范的主要发展方向,其中结构抗震性能水准的定义及其性能指标的选择和量化对结构抗震性能评价至关重要。根据钢筋混凝土高墩的地震反应特性,确定采用曲率延性系数作为性能参数,并给出桥墩在地震作用下曲率延性系数对应各性能水准的量化值。分别以位移延性系数、位移角限值以及曲率延性系数作为性能评价指标,采用增量动力分析法对桥墩进行抗震性能研究,分析结果表明：对于钢筋混凝土高墩而言,曲率延性指标更为合理可靠,尤其是在强震作用下能够更准确反映墩柱的内部破坏情况。     

基于我国规范RC框架结构的延性折减系数

提出了一种基于能力谱原理的多自由度体系延性折减系数计算方法,然后依据我国抗震规范按照不同高度、不同设防烈度设计了三组九个RC框架结构,并采用Pushover方法计算了它们的延性折减系数、超强系数和强度折减系数.发现高烈度区的结构,在相同高度下具有较低的储备强度,而在相同设防烈度下,结构越高强度储备越低.根据研究结果,指出了我国现行抗震规范下RC框架结构地震作用取值中的不足,并提出了对规范的修改建议.     

动力弹塑性分析在桥梁工程中的应用

依据我国《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)和《公路桥梁抗震设计细则》(JTG/T B02-01-2008),以及弹性阶段承载力设计和弹塑性阶段变形验算的两阶段设计理论,使用MIDAS Civil 2006通用有限元程序进行某大桥动力弹塑性抗震分析,并对罕遇地震作用下的结构响应进行了综合评定并概括介绍了塑性铰区域纤维模型的建立方法和桩基础的模拟过程.     

双向地震作用下多层偏心结构的增量动力分析

以往的增量动力分析(Incremental Dynamic Analysis, IDA)研究主要是针对单向地震下的对称结构,而对于地震动的多维性、结构偏心引起的扭转效应的影响则考虑较少。为此,设计了一幢5层的偏心结构模型,选取Taft双向地震记录为双向激励对结构模型进行多维增量动力分析。分析了结构在地震下的扭转效应对边缘框架反应的放大作用,并基于IDA能力曲线对结构模型进行多性能水准抗震评估。通过算例分析得到以下结论:基于IDA的结构抗震评估方法,概念清晰,操作简单;偏心结构在双向地震下的扭转效应会导致部分边缘框架的反应放大,且地震强度越大这种放大效应越明显;当考虑双向地震作用时,直接采用建议的双向IDA方法进行结构性能分析更具合理性。