罕遇地震下薄壁带肋箱型钢桥墩抗震性能试验

为研究薄壁带肋箱型截面钢桥墩在罕遇地震作用下的非线性抗震性能,通过MTS伺服加载系统进行了3根试件的拟动力试验。试验采用了日本阪神地震中不同场地类型下的地震动时程(JMA波、JRT波、PKB波),得到了不同工况下试件的位移时程曲线、荷载—位移滞回曲线和累积滞回耗能时程曲线。试验结果表明:对于文中所采用的薄壁带肋方型截面钢桥墩试件,罕遇地震作用下3个试件的塑性铰位置均出现在底部,且均未出现剪切破坏现象;3根试件所对应的地震波输入工况中,JMA波作用下试件的损伤程度和位移响应均为三者中最小,PKB波作用下试件的损伤程度和位移响应最大,JRT波作用下试件的累积滞回耗能最大;试件的最大位移响应与输入地震波的峰值加速度大小并非绝对相关,还与地震波的输入能量、反应谱的特征周期等其他特征有关。     

预压装配式预应力混凝土框架抗连续倒塌数值分析

文章通过对预压装配式预应力混凝土框架的拉结强度设计分析和拆除构件法设计模拟,研究了预压装配式框架在6种工况下拆除失效柱后,剩余结构的抗倒塌能力和抗连续倒塌机制.分析结果表明:预压装配式框架除顶层边柱外,其余剩余结构的稳定性较好,抗倒塌能力很强;由于预应力筋的存在,边柱破坏时,在小变形范围内,框架梁以梁机制提供抗连续倒塌...     

水工框架结构在罕遇地震下的性能分析

水工框架结构承担着闸门启闭、宣泄洪水、保证大坝等主体工程安全的重要作用.相关规范对水工框架结构抗震性能的要求仅限于作动力分析,无法获知结构在罕遇地震下是否还能保持正常的功能.针对该问题,本文采用清华大学研究团队提出的纤维混凝土结构模型建立有限元模型,用动力时程法计算结构的动力响应,分析水工框架结构在罕遇地震下的动力响应...     

钢管混凝土组合框架抗连续倒塌鲁棒性初步分析

为研究钢管混凝土框架结构的竖向连续倒塌易损性,设计了一个8层4×4 跨钢管混凝土柱-钢梁空间框架,利用有限元软件ABAQUS,采用静力加载方法,对原结构及拆除各底层柱后的剩余结构进行模拟研究;在已有改进后的两种基于构件重要性的易损性分析方法的基础上,分别计算结构构件的重要性系数;并计算了双柱失效工况下结构的鲁棒性系数,分析了该类结构的竖向鲁棒性.结果表明:两种方法计算结果相近,构件重要性系数的变化趋势一致;外荷载的增加与结构鲁棒性呈负相关,角柱相对边柱和中柱较为重要;角柱与边柱同时失效时,结构发生倒塌的几率大大提升.实际中可采用备用荷载路径的方法对重要性系数较大的构件进行低易损性设计.     

既有建筑采用钢框架套建增层的抗震性能分析

为研究中心支撑布置方案对竖向不规则"高鸡腿式"钢框架抗震性能的影响,利用YJK设计软件建立了三种计算模型:不设支撑(Ⅰ型)、底部设置中心支撑(Ⅱ型)、竖向连续设置中心支撑(Ⅲ型),并进行了多遇地震下的弹性反应谱分析和罕遇地震下的弹塑性时程分析,对比研究三种结构的动力特性、位移及承载力等参数。结果表明:设置支撑可以明显提高结构抗侧刚度;Ⅰ型和Ⅱ型在多遇及罕遇地震下结构均会形成薄弱层,其中Ⅰ型由于底部刚度太弱而形成薄弱层,Ⅱ型则是由于增层部分位移被放大而在其中间部位形成明显的薄弱层,且在罕遇地震时的破坏比Ⅰ型严重;而Ⅲ型在多遇及罕遇地震下均不会出现薄弱层,表明Ⅲ型具有良好的抗震性能。     

罕遇地震下钢混组合结构损伤时变特性

面向复杂钢混组合结构,依据动力弹塑性时程分析法获得罕遇地震下结构的动力响应,分别利用基于整体法和加权组合法的地震损伤时变模型,研究了罕遇地震下结构的损伤时变特性.考虑到结构刚度和阻尼等参数在计算时必须为常量,而在整个服役期间又具有变量特征,因此将其作为拟变量处理.通过研究一典型钢混组合算例发现:罕遇地震下结构损伤值呈现显著的时变特性,甚至可能超出相应性能限值;刚度变化会引起抗侧向力能力和地震传导能力的改变,使得时变损伤值呈现波动性,其中前者占主导作用.地震作用越大,地震传导能力变化对损伤影响越大,导致时变损伤值波动越显著,结构振动形态也发生显著变化.通过对比服役期内结构时变损伤与不考虑材料时变特性的设计值的差异可以发现,材料的时变特性对于抗震设计和评估的准确性有重要影响.     

单层体外预应力钢筋混凝土框架抗倒塌试验研究

通过两榀单层双跨体外预应力钢筋混凝土框架结构试验研究,分析中柱失效后结构体系的抗倒塌性能。对试验模型框架受力过程进行分析,建立基于结构变形的体外预应力筋应力变化分析方法,推导出体外预应力钢筋混凝土框架倒塌破坏的极限荷载简化计算公式。研究结果表明:中柱失效后,体外预应力钢筋混凝土框架的连续倒塌过程分为4个阶段即弹性阶段、弹塑性阶段、受压混凝土破坏阶段和悬链线作用阶段,结构主要通过压拱机制和悬链线机制进行内力重分配;悬链线机制提供的抗力由侧向约束的刚度和强度决定,当柱对梁提供的水平约束不足时,框架的倒塌抗力随竖向位移的增大而不断下降;体外预应力筋可提高框架的开裂荷载、压拱作用阶段的峰值荷载以及悬链线作用阶段的极限荷载;采用所提出的公式所得计算结果与试验结果较吻合,可用来预估体外预应力钢筋混凝土框架考虑悬链线作用的极限承载力。     

预应力混凝土框架抗连续倒塌压拱承载力研究

为了研究预应力混凝土框架抗连续倒塌的压拱机制承载力,首先建立了有黏结预应力框架非线性有限元分析模型,并采用试验数据对分析模型进行了验证,在此基础上研究了有黏结预应力框架与普通钢筋混凝土框架在连续倒塌过程中压拱受力机制的区别,并分析了预应力框架压拱机制承载力的影响因素.研究表明:预应力的施加会增加压拱效应,减弱边柱的破坏,但会加剧中柱的破坏.非预应力筋配筋率、梁高和跨度对压拱机制承载力F_(a.u)影响较大,顶部非预应力筋配筋率从0.66%增加到1.32%时,F_(a.u)增加了19.6%,底部非预应力筋配筋率从0.66%增加到1.32%时,F_(a.u)增加了31.5%;梁高从700 mm增加到900 mm时,F_(a.u)增大了220.7%,跨度从9 m增加到15 m时,F_(a.u)减小了64.0%.柱截面尺寸较小时,增大柱截面尺寸对F_(a.u)的影响较大;但柱截面尺寸较大时,增大柱截面尺寸对F_(a.u)的影响较小.预应力筋配筋率和初始张拉控制应力对F_(a.u)的影响较小.     

无粘结预应力型钢混凝土框架竖向抗震性能数值分析

主要研究了梁中施加无粘结预应力的型钢混凝土(UPSRC)框架在竖向反复荷载下的抗震性能。先通过已有试验对本文ABAQUS有限元建模手段进行校准,然后利用该方法模拟得到了11榀UPSRC框架在竖向反复荷载下的荷载-挠度滞回曲线,并从强度、耗能、延性以及刚度退化等方面分析了UPSRC结构竖向抗震性能的特点以及梁中纵筋配筋率、力筋配筋率以及型钢含钢率对各抗震性能指标的影响。     

罕遇地震下大跨度连续梁桥固定墩抗震性能分析

以一座60＋100＋60m的大跨度连续梁桥为工程背景,运用有限元程序对该桥进行了弹塑性时程反应分析,对该桥固定墩的抗震能力进行了验算。结果表明,该桥的固定墩能满足“大震不倒”的抗震设防要求。     

连接性能对组合框架抗倒塌性能的影响

梁柱连接是内力重分配的关键构件,其性能会对结构的抗连续倒塌能力带来显著的影响.文中建立了三层钢-混凝土组合框架的有限元模型,对其进行了动力拆柱分析,分别研究了连接刚度和强度对于组合框架抗倒塌性能的影响.结果表明:连接刚度和强度对于边跨层间组合效应的影响要大于对内跨悬索作用的影响;连接刚度对于梁中轴力的发展程度具有明显影响;连接性能的改变不会影响各楼层间的独立承载;连接性能的改善可以减小内力重分配过程对于边界约束条件的依赖程度.     

考虑结构延性性能确定罕遇地震作用下多层剪切型结构合理刚度

文章通过考虑结构的屈服强度系数和延性系数两个物理量,给出多层剪切型结构在罕遇地震作用下合理刚度的分布、取值及其与结构延性的关系。理论上建立了合理刚度与结构延性的关系,并以其具体公式给予了定量表达。     

装配式钢-混凝土组合框架动态倒塌性能研究

装配式钢-混凝土组合框架在工程中的应用日益增多,但是目前有关其抗倒塌性能的研究鲜见报道。为了研究装配式钢-混凝土组合框架的动态倒塌性能,文中首先设计了2个缩尺的装配式组合框架子结构试件,对其开展了动态抽柱试验,研究了此类框架结构在不同倒塌荷载工况下的动态倒塌行为,并评估预制混凝土板分段对框架动态倒塌行为的影响;然后,基于试验结果建立了装配式组合框架倒塌荷载等效动力增大系数DIF的计算模型。结果表明：在1倍倒塌荷载(30 kN)和2倍倒塌荷载(60 kN)的作用下,装配式钢-混凝土组合框架子结构的主要损伤为靠近边柱的框架梁端混凝土板的开裂;中柱失效后,剩余子结构仍具有较好的承载能力和整体刚度,在这两种工况下结构不会发生倒塌破坏;在相同倒塌荷载作用下,装配式组合梁框架受到的冲击效应大于现浇混凝土组合梁框架;混凝土板分段预制对组合框架子结构的基本动力特性影响不大,但会导致组合梁端钢梁应变和预制混凝土板中纵向钢筋应变的动力增大系数变大;2个试件失效柱位移动力增大系数介于1.38～1.65之间,在部分情况下应变的动力增大系数大于2.0;基于试验结果建立的装配式组合框架倒塌荷载等效动力增大系数DI...     

双向地震作用下型钢混凝土框架两阶段Pushover分析

为了提高Pushover方法的计算精度,弥补双向地震作用下型钢混凝土框架Pushover分析研究的不足,本文建立双向地震作用下型钢混凝土框架的两阶段Pushover分析方法。首先对型钢混凝土框架进行振型Pushover,之后将各振型组合得到的结构位移归一化处理后作为推覆侧移向量对结构进行第二次Pushover分析,得到的地震作用效应即为结构最终的地震响应。算例结果表明,在多遇、罕遇地震作用下,两阶段Pushover方法的计算精度较传统Pushover方法和振型Pushover方法均有所提高,适用于型钢混凝土框架双向地震分析;与多遇地震相比,罕遇地震作用下楼层侧移更加接近时程分析结果;并证明型钢混凝土框架也可实现“强柱弱梁”的结构模式,具有较好的抗震性能。     

剪力墙结构在罕遇地震下的 Pushover 分析

针对超限剪力墙结构在罕遇地震作用下某些重要部位发生屈服甚至破坏退出工作,从而结构的工作状态会从弹性过渡到弹塑性,并随着塑性的发生和发展,结构的薄弱层位置的承载力、延性和破坏形式可能受到影响的状况,文章采用Pushover的分析方法对一超限高层进行抗震鉴定,判断结构薄弱层出现的位置,并对结构进行罕遇地震的弹塑性变形验算,为以后类似工程提供参考。     

罕遇地震下复杂结构的弹塑性时程分析

贵州省博物馆新馆位于贵阳市金阳新区观山公园东北角,外形较为特别,既存在平面不规则,也存在竖向不规则,还有分夹层结构以及大的悬挑,内部局部存在大跨等,为超限复杂结构。为了验证其抗震性能,故通过分析能力较强的分析软件sap2000对结构进行罕遇地震下弹塑性时程分析,以证明结构可以达到预定的性能目标。分析表明该结构能满足大震不倒的设防要求。计算方法和结论对运用有限元软件分析复杂超限建筑有借鉴意义。     

二层钢框架—组合楼板体系抗倒塌试验研究

框架梁设计时按组合梁考虑混凝土楼板刚度,设计2层钢框架—组合楼板结构体系,采用卷扬机对拟失效柱突然施加水平力将其从体系中"去除",进行抗倒塌试验研究剩余结构抗倒塌性能.试验结果表明:由于组合楼板的加强作用,试验框架具有较高的冗余度,组合楼板和框架梁共同作用,提供了较高的抗弯刚度,使得框架柱失效后形成新的荷载路径,各构件未发生继发性破坏.由此可见,采用组合楼板时,按现行规范进行设计的框架结构具有较高的冗余度,混凝土楼板在框架结构抗倒塌性能分析中的作用需要进一步评估.     

带填充墙预制混凝土框架抗连续倒塌分析

填充墙对预制混凝土(PC)框架的抗连续倒塌性能有显著影响,而现阶段缺乏对应的设计方法.为了得到可靠的抗连续倒塌计算方法,针对带填充墙PC框架的抗连续倒塌特性进行数值与解析分析.根据去除中柱后的无填充墙PC框架和带填充墙PC框架3∶1缩尺试验,考虑填充墙不对称分布下的中柱偏移,引入不对称系数,建立基于填充墙等效压杆的力学...     

罕遇地震下消能减震楼梯框架结构抗震性能研究

采用PERFORM-3D软件分别对设置消能减震楼梯、滑动楼梯和普通楼梯的框架结构进行罕遇地震下的地震反应分析.结果表明:1消能减震楼梯削弱梯板在顺梯板方向的等效强支撑效应;2与普通楼梯结构相比,消能减震楼梯结构X向楼层剪力减小,层间位移角和顶点位移相差不大;Y向楼层剪力、层间位移角和顶点位移均减小.与滑动楼梯结构相比,消能减震楼梯结构X向楼层剪力相差不大,层间位移角和顶点位移减小;Y向楼层剪力除底层外,其余楼层基本相同,层间位移角和顶点位移减小;3消能减震楼梯结构楼梯间构件损伤程度小于普通楼梯结构和滑动楼梯结构.     

极罕遇地震下大底板双塔楼PC隔震结构抗震性能分析

为研究极罕遇地震作用下大底板双塔楼PC隔震结构的抗震性能,采用ANSYS有限元软件对大底板双塔楼RC隔震结构和PC隔震结构进行了有限元模拟.对比分析了罕遇、极罕遇地震作用下两种结构的楼层位移响应、底板应力分布等动力响应和能量耗散情况.结果表明:相比RC结构,PC结构的自振周期和楼层位移响应增大,顶层加速度减小,上部结构塑性耗能增加,损伤严重;极罕遇地震作用下,两结构的隔震层变形显著增大,但耗能能力相对降低,上部结构耗能占比增大,建议在隔震设计时考虑使用较大直径隔震支座;极罕遇地震作用下,两结构塔楼连接位置处的大底板应力峰值均明显增大,故设计时应对塔楼连接位置采取相应的加强措施.