基于概率密度演化理论的地震概率安全评估

基于概率密度演化理论,通过引入随机地震动模型,可以获得某一场地在一定时期内遭遇不同地震动强度的超越概率,并且有望解决地震易损性分析中如何选择地震动的关键问题.在此基础上,通过调幅随机地震动模型的基底幅值参数,并与地震易损性研究中的增量调幅思想相结合,可以获得工程结构在遭遇不同超越概率的地震作用时,结构性能达到各极限状态的超越概率.这一将地震易损性曲线的地震动强度度量指标赋予概率意义的工作,可以避免以往采用不同地震动强度度量指标时,由于计算方法的不同,生成的地震易损性曲线具有较大不同的缺点.这一工作,进一步与基于性能的地震工程全概率决策框架相结合,可为工程结构的地震概率安全评估提供坚实的理论基础.     

钢管混凝土框架-屈曲约束支撑结构概率地震易损性评估研究

为了研究钢管混凝土(CFST)框架-屈曲约束支撑(BRB)结构的抗震性能以及地震动持时对结构概率地震易损性的影响，基于能量平衡的塑性设计方法，设计了9层框架支撑结构．选取其中一榀单层单跨的框架支撑试件进行了低周循环加载试验和数值分析．采用Open Sees程序建立了9层典型三跨子结构的弹塑性分析模型；通过增量动力分析法得到了结构在不同工程需求参数和地震动强度参数下的易损性曲线，分析了地震动持时对结构抗震性能的影响．研究结果表明：试件的水平荷载-位移滞回曲线饱满，耗能稳定；结构90%的塑性变形耗能集中于屈曲约束支撑；整体损伤因子(ODI)可以较好地反映地震动持时对框架支撑结构累积损伤的影响；长持时地震动下结构的倒塌中位值比短持时的低24%．以ODI为工程需求参数时，考虑地震动谱加速度和重要持时的地震动强度综合指标I_NP-D表现出更优的实用性、有效性、充分性和调幅鲁棒性．对于I_NP-D，罕遇地震水平下，长持时地震动下的ODI超越0.2和0.4限值的概率分别是短持时的1.74和5.0倍，因此建议钢管混凝土框架-屈曲约束支撑结构的抗震设计和分析应关注...     

基于增量动力分析的钢框架-混凝土剪力墙结构地震易损性

易损性是结构本身的一个特性,是结构在不同地震强度指标作用下,达到特定失效状态或性能水平的可能性。建立钢框架-混凝土剪力墙结构的非线性分析模型,采用增量动力分析方法对结构进行地震易损性研究,提出地震需求参数与地震动强度指标之间的关系,绘制易损性曲线;并结合地震倒塌储备系数对结构的抗震能力进行定量分析。结果表明:结构在立即使用状态时,易损性曲线斜率较大,曲线较陡,说明结构在震后不需经过修理仍可使用,随着谱加速度的增大,结构的超越概率急剧上升。结构在防止倒塌和整体失稳状态时,曲线走势趋于平缓,说明结构进入弹塑性状态后,耗能能力显著增强,结构的抗震倒塌能力可以满足规范要求。倒塌储备系数与结构的倒塌能力呈正相关变化趋势。研究结果为结构的抗震及倒塌能力评估提供参考。     

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。     

体外预应力混凝土风力发电塔地震易损性分析

以体外预应力混凝土风力发电塔为研究对象,采用纤维梁柱单元,建立了非线性有限元分析模型.基于pushover分析结果定义了4个损伤状态限值.选取20条真实的地震动记录进行增量动力分析,分别以水平位移角和地面加速度峰值作为结构地震需求参数和地震动强度参数,基于对数正态分布假设回归分析建立了概率地震需求模型.形成了体外预应力混凝土风力发电塔的易损性曲线,并对发电塔地震易损性进行评估.结果表明:体外预应力混凝土风力发电塔可满足7度设防区抗震设防要求,而在8度罕遇地震下有一定概率发生严重或完全损伤.     

粘滞阻尼器耗能减震结构的地震易损性分析

评价结构采用消能减震技术后的损伤破坏水平,需要对减震结构进行地震易损性和可靠性研究。本文以钢筋混凝土框架结构为研究对象,粘滞阻尼器为减震装置,采用ETABS有限元软件对结构进行传统时程分析,确定消能减震分析模型;基于增量动力分析(IDA)的基础上,对消能减震结构应用Perform-3D进行了地震易损性分析,依据指定不同强度地震作用下各极限状态的结构地震易损性概率,评定减震结构在地震作用下的破坏程度。结果表明,设置粘滞阻尼器后可有效地提高结构的抗震性能,能够满足抗规“小震不坏,中震可修,大震不倒”的抗震要求。基于增量动力分析方法的结构易损性分析也可以为实际工程结构的地震破坏和损失评估提供有力的科学依据。     

考虑地震方向性的高耸RC烟囱结构易损性分析

选用240 m高的某钢筋混凝土烟囱作为研究对象,通过有限元软件ABAQUS,采用复合壳单元建立了相应的非线性有限元分析模型.为考虑地震动的不确定性,根据谱相容性原则,选择了20条合理的地震动记录,进行增量动力分析.分别以材料应变和地面峰值加速度作为结构地震需求参数和地震动强度参数,通过增量动力分析将三维地震动以7种不同入射角度作用于结构并获得的结构地震响应,采用能力需求比模型的曲线拟合法计算结构的易损性.通过钢筋和混凝土的材料应变定义了4个损伤状态限值,最终得到了考虑地震方向性的高耸钢筋混凝土烟囱结构地震易损性曲线.研究结果表明,考虑地震方向性后,当PGA小于0.2g时,该烟囱的最不利地震波输入角度大约在75°~90°左右,结构完全损伤概率大约增大了1.5%;当PGA大于0.2g时,该烟囱的最不利地震波输入角度在45°左右,结构完全损伤概率大约增大了2.4%.     

独塔部分斜拉桥顺桥向地面运动作用下的易损性分析

以墩塔梁固结的独塔预应力混凝土部分斜拉桥为对象,采用动力增量法和数据统计分析研究该类桥梁的地震易损性,确定顺桥向地面运动作用下结构构件的易损部位及损伤破坏概率.采用理论易损性分析方法,选取地面峰值加速度作为地震输入强度指标,并以放大系数为基础选取地震输入;以位移延性比、强度与变形、相对位移、索力为指标分别定义了各构件的损伤状态;根据各构件的损伤概率,拟合建立了各构件及全桥的易损性曲线.结果表明,在顺桥向地面运动作用下,中墩和支座为最易损构件;边墩、主梁均会发生不同程度的损伤;斜拉索、桥塔、桩基安全储备较高.     

罕遇地震作用下基础隔震结构损伤的简化分析

以一榀具有集中塑性铰单元模型的基础隔震钢框架为模型,分别采用静力弹塑性分析方法（Push-over）和直接积分的动力弹塑性时程的方法,基于过程追踪,计算了隔震框架各损伤模式首次出现时的层间位移、隔震层位移及框架顶点位移,对比研究了基础隔震结构在地震作用下的损伤.结果表明：Push-over静力弹塑性分析方法可以作为基础隔震结构在地震作用下的结构损伤分析的简化方法;对应于性能点位移的结构动力弹塑性所分析的层间位移等均值结果与静力弹塑性分析结果具有一定的符合程度.     

隔层桁架式立体停车结构地震倒塌易损性分析

采用基于增量动力分析的易损性分析方法定量地评估了隔层桁架式立体停车结构的抗地震倒塌能力.分析了结构在地震作用下的倒塌过程、倒塌机理,对结构在单向和双向地震作用下的抗地震倒塌能力进行了对比,并比较了不同层数结构的抗倒塌能力及安全储备系数.结果表明,该类型结构具有良好的抗地震倒塌性能,底层是结构抗倒塌薄弱层;随结构层数的增加倒塌概率增大、抗震能力减弱,但抗倒塌安全储备系数并不是随结构层数的增加而不断减小.建议针对该类型立体停车结构的设计可以考虑突破现行建筑结构规范高宽比的限值.     

基于IDA和易损性分析的RC框架结构底层柱端弯矩增大系数

为研究RC框架底层柱上下端弯矩增大系数的合理取值与该系数取值的合理性,设计6栋具有不同柱端弯矩增大系数、不同设防烈度的框架结构进行增量动力分析,输入10条地震波,得到各结构模型的IDA曲线。在此基础上,通过定义不同的烈度水平,得到各结构的易损性曲线与倒塌破坏概率。结果表明:按照现行规范设计的7度设防与8度设防框架可以满足大震不倒的设防要求;若将梁柱节点与底层柱下端弯矩增大系数的取值分别提升至1.5与1.8,可使框架在特大地震作用下发生倒塌的概率降低至可接受范围之内。     

三层三跨钢框架-钢板剪力墙抗震性能试验

两边连接竖向加劲钢板剪力墙是一种新型的结构形式.为了探讨钢板墙与钢框架的协同作用机理,寻求钢板墙、梁、柱合理的刚度匹配,对钢板剪力墙布置位置不同的两个1∶3的三层三跨试件进行低周往复循环加载,观察和总结结构的协同作用机理;通过屈服点、极值点、延性系数、滞回曲线、骨架曲线、能量耗散系数、割线刚度等力学性能指标衡量其抗震性能,并且比较了钢板墙分布位置对结构的影响.试验证明,这种新型的结构形式有着优越的抗震性能,特别适合在地震高烈度区进行推广.     

增量动力分析法在高层混合结构性能评估中的应用

增量动力分析法即对于一条特定的地震动输入,设定一系列单调递增的地震动强度;在每个地震动强度下进行结构的弹塑性时程分析,得到不同地震动强度与结构性能参数之间的关系;通过统计分析不同地震动下的结构性能参数与地震动强度之间的关系,来实现对结构性能的评估.增量动力分析法也可以看成是一种动力推覆分析法.详细介绍了增量动力分析法的计算内容和分析步骤,并将该方法运用于评估某高层混合结构的抗震性能.评估结果既可为高层混合结构基于性能抗震设计提供参考,也为增量动力分析在复杂高层结构中的应用提供基础.     

一种对多层建筑振动半主动控制的新算法

为了有效抑制多层建筑的地震响应,提出了自适应神经网络控制(MGA_ANNC)策略.首先对非确定性和非线性结构的参考轨迹进行了追踪,并采用径向基函数网络来保证追踪的精度.然后利用改进的遗传算法(MGA)对结果参数向量的初始值进行了选定.最后结合改进的剪切最优(MCO)控制算法提出了适合调谐质量-磁流变阻尼器(TM-MRD)的MGA_ANNC/MCO半主动控制算法.分别对一座9层框架结构在无控制、MGA_ANNC/MCO半主动控制、MGA_ANNC主动控制和LQG主动控制下的各项评价指标值进行了计算.结果表明:MGA_ANNC/MCO和MGA_ANNC的减震效果均比LQG的要显著.     

混凝土与木混合结构中木楼盖计算模型

采用有限元软件Sap2000建立了2种不同的混凝土与木混合结构模型,即完全木楼盖模型和简化木楼盖模型;采用这2种模型对于1个单层混合结构抗侧力试验进行了数值模拟;采用简化木楼盖模型和刚性楼盖模型分别建立了6层混合结构模型,对模型进行了抗震分析,并将2种楼盖模型的计算结果进行了对比.结果表明:完全木楼盖模型与简化木楼盖模型都能够较好地模拟单层混合结构试验模型的水平抗侧力性能,简化木楼盖模型可以替代完全木楼盖模型应用于混合结构的受力分析;采用简化木楼盖模型对6层混合结构进行抗震分析所得到的中部框架受到的水平力略大于边框架,简化木楼盖模型与刚性楼盖模型进行时程分析所得到的顶点时程位移曲线较为接近.     

采用剪力墙体外加固的中小学校舍框架结构抗震性能分析

采用外加剪力墙的体外加固方法,对一个不满足抗震要求的4层中小学框架结构校舍进行加固.通过对不同加固方案的加固结构进行弹性和弹塑性地震反应分析,研究地震作用下不同加固方案对结构的抗震性能影响.数值分析结果表明:外加剪力墙可使原结构各榀框架所受的地震剪力有较大幅度的降低,剪力墙越宽,降幅越大;可使各楼层层间位移角趋于均匀,...     

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。     

土-结构-调谐液体阻尼器相互作用体系的地震反应

在时域内建立了土 -结构 -调谐液体阻尼器 (TLD)相互作用体系地震反应的运动方程 ,以 12层和 2 4层两种钢结构为例 ,计算了深覆盖土层上钢结构在无控和受控条件下的地震反应 ,通过 5种土层波速和 3条不同输入地震波的多种工况的数值分析和比较 ,讨论了土 -结构相互作用对钢结构TLD减震控制效能的影响及其规律性 .计算结果表明 :一般情况下 ,土 -结构相互作用对结构地震反应的影响要强于TLD的减震影响 ,因此 ,科学而准确地分析土 -结构相互作用体系的地震反应 ,是确定设置TLD的必要性和合理性的首要前提条件 .     

近场地震作用下锈蚀钢筋混凝土桥墩的IDA分析

利用锈蚀钢筋混凝土柱的滞回试验结果,验证钢筋混凝土构件中锈蚀模型的正确性;利用钢筋混凝土框架的振动台试验结果,验证用OPENSEES程序进行钢筋混凝土结构非线性动力分析的可行性.在此基础上,从PEER地震数据库中选取了30条地震记录,采用OPENSEES建立弹塑性有限元动力分析模型,对钢筋锈蚀的钢筋混凝土桥墩在远场地震、近场非脉冲地震和近场脉冲地震作用下的性能进行非线性时程分析,研究桥墩柱在三类地震作用下的反应,以及钢筋锈蚀对结构地震响应的影响.针对近场脉冲地震对结构进行增量动力分析(Incremental dynamic analysis,IDA),得到结构的IDA曲线和近场地震作用下钢筋锈蚀对结构抗震性能的影响.分析结果表明,在考虑钢筋锈蚀因素时,近场脉冲地震对结构抗震性能影响最为显著,在结构抗震设计中应引起注意.