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基于ida方法的后张预应力装配耗能框架地震易损性分析

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工程抗震与加固改造 2016年第4期38卷 126-132页

作者：孙巍巍张百涛蔡小宁南京理工大学土木工程系江苏南京210094 国网江苏省宏源电力建设监理有限公司江苏南京210000 淮海工学院土木工程学院连云港222005

为了进一步研究后张预应力装配耗能框架(Post-Tensioned Energy Dissipating,PTED框架)的抗震性能,开展了基于增量动力分析方法(ida)的地震易损性分析和抗倒塌研究。以直接基于位移设计的四层三跨PTED框架为基本原型,建立了Open SEES非... 详细信息

为了进一步研究后张预应力装配耗能框架(Post-Tensioned Energy Dissipating,PTED框架)的抗震性能,开展了基于增量动力分析方法(ida)的地震易损性分析和抗倒塌研究。以直接基于位移设计的四层三跨PTED框架为基本原型,建立了Open SEES非线性分析模型,并选取10条地震动记录对其进行ida分析。结果表明,不同于普通钢筋混凝土框架的单项损伤指标,PTED结构需考虑最大预应力筋合力和最大层间位移角的双项损伤指标。结合ida分析结果建立了地震需求模型,得到了结构模型的易损性曲线和抗倒塌概率曲线。PTED框架在设防大震作用下倒塌概率为0.2%,表明其具有较好的抗倒塌能力。

关键词：预制预应力框架 ida方法地震易损性分析 Open SEES

地震持时对基于ida方法结构优化结果的影响

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混凝土与水泥制品 2013年第9期 58-60页

作者：唐月安徽新华学院土木与环境工程学院合肥230000

地震持时作为地震动记录中一个重要的要素,本文以一栋5层钢筋混凝土框架结构房屋为例,采用三种常用的地震动持时方式输入结构模型,分析比较地震持时对基于ida方法结构优化结果的影响及特点,并提出相关建议。

关键词：地震持时 ida方法结构优化

基于ida方法的后张预应力装配耗能框架地震易损性分析

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基于IDA方法的后张预应力装配耗能框架地震易损性分析

作者：张百涛南京理工大学

学位级别：硕士

预制装配式结构符合建筑工业化的发展潮流。前人提出一种称PTED(Post-Tensioned Energy Dissipating,简称PTED)节点的预制混凝土框架,即采用顶底角钢作为耗能元件、螺栓连接角钢与梁柱、后张无粘结预应力连接梁柱的装配式钢筋混凝土框... 详细信息

预制装配式结构符合建筑工业化的发展潮流。前人提出一种称PTED(Post-Tensioned Energy Dissipating,简称PTED)节点的预制混凝土框架,即采用顶底角钢作为耗能元件、螺栓连接角钢与梁柱、后张无粘结预应力连接梁柱的装配式钢筋混凝土框架节点。目前对其研究重点为：PTED节点相关实验、PTED节点试验现象分析、PTED节点数值分析。为了进一步研究PTED框架的抗震性能,开展了基于ida方法的地震易损性分析和抗倒塌研究。主要研究内容如下：首先以直接基于位移设计的四层三跨PTED框架为基本原型,建立了OpenSEES非线性分析模型。主要内容为：对非线性建模过程的问题进行了讨论和确定;对所设计的PTED框架进行Pushover分析。其次选取十条地震动记录对PTED框架进行ida分析。主要内容为：重点对强度指标和损伤指标的选取进行了确定;对所设计的PTED框架分别进行不同地震动记录下的ida分析并得到了不同ida曲线;对不同地震动记录下,结构的屈服发展模式进行分析。最后对PTED框架进行基于ida方法的地震易损性分析和抗倒塌分析。主要内容为：确定PTED结构地震易损性的分析方法;对设计的PTED框架进行了地震易损性分析,得到了地震易损性曲线。研究表明,不同于普通钢筋混凝土框架的单项损伤指标,PTED结构需考虑最大预应力筋合力和最大层间位移角的双项损伤指标。结合ida分析结果建立了地震需求模型,得到了结构模型的易损性曲线和抗倒塌概率曲线。PTED框架在设防大震作用下倒塌概率为0.2%,表明其具有较好的抗倒塌能力。

关键词：预制预应力 ida方法地震易损性分析 OpenSEES

基于ida方法的RC框架结构地震易损性分析研究

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基于IDA方法的RC框架结构地震易损性分析研究

作者：李文博西安建筑科技大学

学位级别：硕士

RC框架结构作为城市、工业多高层建筑的一种基本结构体系，在世界范围内被广泛应用。近年来多次地震中，RC框架结构均遭受到不同程度的破坏甚至倒塌，给人民生命财产安全造成严重的危害。由于结构所遭受的地震作用过程为不确定性（结构... 详细信息

RC框架结构作为城市、工业多高层建筑的一种基本结构体系，在世界范围内被广泛应用。近年来多次地震中，RC框架结构均遭受到不同程度的破坏甚至倒塌，给人民生命财产安全造成严重的危害。由于结构所遭受的地震作用过程为不确定性（结构与地震动）与非线性相互耦合的过程，因此本文采用增量动力分析（ida）考虑地震动的不确定性，通过对13榀RC平面框架结构进行地震易损性分析，讨论轴压比、高宽比、混凝土强度和纵筋强度四种参数对RC框架结构达到不同抗震性能水准的概率的影响。本文首先对基于ida方法的地震易损性分析中涉及的关键问题进行讨论，确定本文分析用的16条地震动记录，选用Sa(T1,5%)作为地震动强度指标以及θmax作为结构损伤指标。在确定极限状态时即保留了DM准则简单、易于操作的优点，又利用了ida方法易于判断倒塌极限点的优势，使得各性能水平的极限状态点取值更加合理;其次论述了基于OpenSEES的RC平面框架结构有限元建模理论，并且以6层RC平面框架结构为例详细阐述了基于ida方法的地震易损性分析实施过程;最后对13榀RC平面框架结构进行基于ida方法的地震易损性分析。结果表明，严格按照我国现行设计规范设计的RC框架结构都能满足“大震不倒”的设防目标。随着轴压比增大，结构抗震性能降低，结构更容易达到各极限状态，并且结合国内外规范中对轴压比限值的规定，建议我国适当调低轴压比限值;高宽比对结构抗震性能的影响规律不太明显;在保证结构轴压比相近的前提下，增大柱混凝土强度等级可以增强结构抗震性能;随着梁柱纵筋强度增加，相同地震强度作用下配置HRB500级钢筋的结构达到IO状态和LS状态的概率较HRB335钢筋和HRB400钢筋都大，然而在接近倒塌时，配置HRB500级钢筋结构较HRB335级钢筋、HRB400级钢筋表现出较好的抗倒塌能力。本文研究成果为定量化评估轴压比、高宽比、混凝土强度以及钢筋强度对结构抗震性能影响提供理论参考，为RC框架结构基于性能设计提供量化参考。

关键词：钢筋混凝土框架结构 ida方法地震易损性分析 OpenSEES

基于ida方法的钢柱-钢板剪力墙耦合结构体系地震易损性分析

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基于IDA方法的钢柱-钢板剪力墙耦合结构体系地震易损性分析

作者：张博重庆大学

学位级别：硕士

钢板剪力墙主要通过墙肢底部抵抗地震作用,抗震设防机制较为单一,在地震作用下损伤集中在墙肢底部,震后不易修复。新型钢柱-钢板剪力墙耦合结构(Steel Column-Steel Plate Shear Wall Coupled Structure,以下简称SC-SPSW)体系是利用钢... 详细信息

钢板剪力墙主要通过墙肢底部抵抗地震作用,抗震设防机制较为单一,在地震作用下损伤集中在墙肢底部,震后不易修复。新型钢柱-钢板剪力墙耦合结构(Steel Column-Steel Plate Shear Wall Coupled Structure,以下简称SC-SPSW)体系是利用钢连梁连接钢板剪力墙和两侧钢柱形成的新型耦合结构体系。该体系可以充分发挥钢板剪力墙、钢连梁和钢柱之间的耦合作用,降低在大震作用下墙肢的损坏程度,具有良好的抗震性能。近年来,国外学者主要针对钢柱-钢筋混凝土剪力墙耦合结构体系的屈服机制和设计方法进行了研究,但是针对SC-SPSW体系的研究很少。并且国内学者对于这两种类型的钢柱-剪力墙耦合结构体系的研究更少。本文采用基于能量平衡的塑性设计理念,并结合相关规范推导出SC-SPSW体系的设计方法。利用SAP2000软件建立了12个SC-SPSW体系算例并对其进行了拟静力分析和非线性动力时程分析,研究结构的屈服机制以及耦连比(Coupling Ratio,以下简称CR)对结构受力性能的影响。之后基于ida法对结构进行地震易损性分析来全面考察在随机地震动作用下结构体系破坏程度与地震动强度之间的具体关系。本文获得以下主要结论:(1)在本文的12个算例中,当CR取值为0.3、0.4和0.5时分析结果较好。CR过大会影响钢连梁率先屈服耗能而后VBE构件屈服的双重抗震防线的实现。并且CR的值越大,钢连梁在中震下的屈服率会越低。(2)SC-SPSW体系的实际CR随着最大层间位移角的变化曲线可以分为上升段,下降段和缓慢上升段。部分算例下降段最低点CR小于设计值,这是因为CR的设计值是基于钢连梁全部屈服的假定得出的,但是由于结构在VBE构件屈服时,少部分上层的钢连梁并没有屈服,这导致了结构的实际CR偏低。(3)本文采用的侧向力分布模式会使底层墙肢的设计倾覆力矩会更大。而SCSPSW体系的墙肢部分是弯曲破坏控制的,所以该设计侧向力分布模式一定程度上使结构更加安全。(4)本文采用的钢连梁剪力分配系数高估了底层钢连梁的剪力,剪力最大的钢连梁出现在结构的中下层。不同CR的结构在上层的钢连梁剪力分布差别不大。随着CR的减小,钢连梁剪力分布也更加均匀。(5)SC-SPSW体系中存在大量钢连梁耗能构件,可以有效的将结构整体的损伤分散到各个钢连梁,减少了墙肢底部的损伤,体现了SC-SPSW体系双重抗震防线机制的优势。(6)从结构的50%分位数曲线的对比图可以看出,在相同PGA地震动的作用下,CR越大,结构的最大层间位移角就越小。不同CR结构的分位数曲线在初始阶段都分布十分紧密,只有在PGA较大时才会发生离散。(7)提高CR对减少结构在小震和中震的下的损伤的效果一般,但是可以减少结构发生倒塌的概率。(8)在小震作用下,12个算例保持完好的平均概率为64.04%,发生轻微损坏的平均概率为27.74%。在中震作用下,12个算例达到中等损坏的平均概率为63.15%,发生较严重损坏的概率为27.14%。在大震作用下,12个算例达到不严重损伤的平均概率为63.99%,达到接近倒塌的平均概率为26.99%,结构倒塌的平均概率为0.83%。

关键词：地震易损性分析耦连比钢板剪力墙抗震性能 ida方法

基于ida方法的连续刚构桥抗地震倒塌性能研究

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基于IDA方法的连续刚构桥抗地震倒塌性能研究

作者：侯传晶西南石油大学

学位级别：硕士

近年来,全球发生了多个强度较大的地震,造成了严重的结构破坏和人员伤亡,其中大量的公路、桥梁、机场等生命线工程发生严重的损坏。这些都暴露出了各国现行的抗震救灾体系的不足。桥梁结构作为生命线工程,其破坏不仅会造成严重的直接经... 详细信息

近年来,全球发生了多个强度较大的地震,造成了严重的结构破坏和人员伤亡,其中大量的公路、桥梁、机场等生命线工程发生严重的损坏。这些都暴露出了各国现行的抗震救灾体系的不足。桥梁结构作为生命线工程,其破坏不仅会造成严重的直接经济损失,而且会给震后生命救助、物质运输等救灾工作带来极大的困难,因此如何保证震后生命线工程的畅通显得尤为重要。对于桥梁结构的抗震性能的研究,应当保证在地震过程中尽可能的降低其破坏程度,或者虽然破坏严重但不倒塌。目前我国规范的抗震设计思想、设计方法等设计原则比较单一,在多水准抗震设防目标和多阶段抗震设计方面还存在一些不足,使得桥梁结构在抗特大震倒塌设计中缺乏方法和依据。本文将基于性态的抗震设计概念融入到连续刚构桥结构的体系中,采用ida方法,对桥梁结构进行抗倒塌能力分析,提出确定连续刚构桥抗震性态目标的量化方法,并基于ida分析结果对连续性刚构桥进行了易损性分析。主要完成的内容包括以下几个方面： (1)分析总结了连续刚构桥的震害特征及其倒塌破坏机制。根据近年来桥梁结构遭受地震破坏的状况,分析了引起各种破坏的原因,并提出相应的抗震措施。 (2)在对连续刚构桥倒塌破坏全过程分析的基础上,采用MidaS/CIVIL有限元软件,确定了连续刚构桥塑性铰模型的混凝土本构关系、钢筋本构关系和恢复力模型,并确定了采用Newmark-β直接积分方法进行整桥的动力弹塑性时程分析。 (3)ida方法。根据ida方法的思想明确了IM和DM的原则,确定了地震动记录的选取原则。由于传统的ida方法在收敛性方面还存在一定的不足,本文提出了改进的ida方法,采用收敛性更好的能够考虑结构周期滑移的地面运动记录作为IM函数。采用基于ida方法进行结构的易损性分析,并提出了结构的抗倒塌能力量化指标。 (4)选取了22条地震动记录,分别采用不同的IM函数对连续刚构桥进行ida分析,得到多条ida曲线。通过ida分析的结果数据比较分析了不同IM函数作用下的差异性,并通过统计分析,得到连续刚构桥概率统计意义上的ida曲线和倒塌易损性曲线。结合ida分析的数据结果,采用CMR方法对连续刚构桥进行抗倒塌能力评估,确定不同IM函数下结构的抗倒塌量化指标。

关键词：连续刚构桥弹塑性动力分析 ida方法倒塌易损性

基于ida方法的RC框架结构倒塌与残余位移分析

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基于IDA方法的RC框架结构倒塌与残余位移分析

作者：杨坤苏州科技大学

学位级别：硕士

发生地震时,若RC框架结构的变形到达倒塌极限时,就会发生倒塌破坏。近年来钢筋混凝土框架结构倒塌失效准则有很多,但在实际应用时如何选择倒塌判定准则没有定论,而且建筑物的倒塌是造成人员伤亡和财产损失的主要原因。因此,对RC框架结... 详细信息

发生地震时,若RC框架结构的变形到达倒塌极限时,就会发生倒塌破坏。近年来钢筋混凝土框架结构倒塌失效准则有很多,但在实际应用时如何选择倒塌判定准则没有定论,而且建筑物的倒塌是造成人员伤亡和财产损失的主要原因。因此,对RC框架结构建立一个较为准确的倒塌失效准则就变得尤为重要。基于此,本文引入增量动力分析方法,对钢筋混凝土框架结构在地震作用下的倒塌进行了深入的研究。主要工作及结论如下:(1)对国内外RC框架结构倒塌失效准则进行总结并得出六种倒塌失效准则,分别为基于强度、变形、能量、变形和能量双参数、刚度和ida方法失效准则。选择其中的基于ida方法和变形的失效准则进行倒塌对比分析。(2)在进行增量动力分析之前,考虑到所选地震记录反应谱平台段与场地的卓越周期Ts的影响,而根据反应谱的两个频率段选取10条地震波,运用SeismoSingnal地震动分析软件确定Sa(T1,5%),最后运用hunt&fill不等步调幅原则对其进行调幅。采用SAP2000有限元软件建立一个十层三跨RC框架分析模型并对其中一榀进行一系列弹塑性时程分析,把得到的IM和DM连接成ida曲线并利用“折半取中”的方法得到倒塌状态点。(3)计算出建筑结构倒塌状态点处对应的调幅系数,对地震记录进行调幅后并再次进行弹塑性时程分析;然后在分析时程中找出层间位移角达到变形限值1/50时及最后时刻出铰图,对梁柱的出铰情况进行分析总结得出:基于变形的倒塌失效准则有低估结构抗倒塌能力的风险并且ida准则比变形准则较低的评价了结构的损伤。(4)定义了残余层间位移角的概念,并把其作为结构损伤指标运用在ida分析中。通过与结构损伤指标为层间位移角的ida倒塌分析进行对比得出:后者对结构抗倒塌性能的评估大于前者,而前者更为敏感。(5)通过运用不同结构损伤指标的ida方法对结构进行易损性分析并对易损性曲线进行对比中发现DM为残余层间位移角进行ida分析得到的易损性曲线对地震作用下倒塌风险的评估偏于保守,适合于一些重要性更高的结构。

关键词： ida方法 RC框架结构倒塌分析残余层间位移角

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基于ida方法的小雁塔结构抗震性能评估

基于IDA方法的小雁塔结构抗震性能评估

作者：卢夕阳西安建筑科技大学

学位级别：硕士

古塔作为一种历史宗教建筑,具有极大的人文艺术欣赏价值和极高的科研价值,是全人类宝贵的历史文化遗产。但是,目前我国现存古塔,大多经历了自然灾害和人为破坏,均存在材料强度降低和结构损坏等问题。作为我国古塔的典型代表,西安小雁塔... 详细信息

古塔作为一种历史宗教建筑,具有极大的人文艺术欣赏价值和极高的科研价值,是全人类宝贵的历史文化遗产。但是,目前我国现存古塔,大多经历了自然灾害和人为破坏,均存在材料强度降低和结构损坏等问题。作为我国古塔的典型代表,西安小雁塔结构也经历了战乱和地震的影响,抗震可靠性降低,亟需进行抗震性能评估。为此,本文采用增量动力分析法(ida),分析了目前小雁塔结构的抗震性能,并进行了相应的抗震性能评估,主要研究工作如下:(1)参考小雁塔历史文献和修缮档案,通过现场调查和实测,确定了小雁塔结构的几何特征、已有损伤、材料组成和主要特性等,掌握了小雁塔结构的主要动力特征。结果表明,目前小雁塔结构整体状况基本完好,但塔体主体结构裂缝较多,风化比较严重,部分黄土裸露,砌体缺损。此外,根据现场实测,塔体砂浆强度约为0.4MPa,砌体抗压强度约为0.7MPa,基本周期约为0.74s,阻尼比约为0.902,说明塔体结构材料强度低,有必要进行抗震性能评估。(2)根据现场实测资料,进行了古糯米灰浆的抗压强度试验,得出的受压强度与现场实测值比较接近,同时选取古青砖和古糯米灰浆为基材,分别制作了6个模拟古砌体轴心受压和受剪试件,并进行了相应的受压、受剪性能试验。根据试验结果分析,同时参考已有单轴受压砌体材料的本构特征,建立了适用于砖石古塔结构抗震性能分析的本构关系,可用于小雁塔结构的抗震性能分析。(3)进行了3片240mm、370mm和490mm厚的古砌体墙体试件的低周反复拟静力试验,研究了小雁塔塔体结构的破坏形态与层间位移角的关系,结合抗震性能评估,将小雁塔结构的极限状态性能水准划分为基本完好、轻微破坏、中度破坏、严重破坏和倒塌5个水准,并参考相关文献,定义了小雁塔结构各性能状态所对应的层间位移角限值区间,为小雁塔结构的抗震性能评估提供了依据。(4)根据现场调查和试验结果,建立了小雁塔结构的有限元分析模型,选用10条地震波,分别对小雁塔结构进行了ida分析,得到了相应的曲线簇,并对曲线簇进行了统计分析,得出了概率统计意义上的ida曲线,其均值分位数曲线上的5个性能点所对应的层间位移角分别为1/2845、1/1381、1/944、1/422和1/178。此外,论文还对小雁塔结构在不同地震动强度下的地震响应以及不同性能状态下各层的楼层位移和层间位移角进行了研究,结果表明:小雁塔结构的薄弱层为第10层,10-13层存在刚度变化,为易出现损坏的部位;小雁塔结构在8度大震下大部分楼层严重破坏,上部部分楼层倒塌,亟需进行地震保护。

关键词：小雁塔本构关系动力分析 ida方法抗震性能评估

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基于ida方法的连续梁桥地震易损性分析

基于IDA方法的连续梁桥地震易损性分析

作者：舒永涛昆明理工大学

学位级别：硕士

随着我们国家基础设施建设越来越完善,各种公路桥梁和铁路桥梁也越来越多,这些桥梁在保障人民生命财产安全方面变得愈加重要,在面对地震等自然灾害时,这些桥梁结构能否经得起考验,安全性能否得到保障等问题越来越引起重视。大跨连续梁... 详细信息

随着我们国家基础设施建设越来越完善,各种公路桥梁和铁路桥梁也越来越多,这些桥梁在保障人民生命财产安全方面变得愈加重要,在面对地震等自然灾害时,这些桥梁结构能否经得起考验,安全性能否得到保障等问题越来越引起重视。大跨连续梁桥因为其诸多优点而被桥梁设计者在广泛选用,通过开展桥梁结构在地震作用下的易损性研究,能够正确掌握其抗震性能及预测其在地震作用下的破坏程度,为后续的维修与加固工作提供一定的理论依据。本文以某大跨连续梁桥为工程背景,对其在隔震体系与非隔震体系下进行了地震易损性研究。首先通过查阅文献资料,介绍地震动的产生的原因以及造成的影响,回顾了减隔震桥梁的发展历程与应用现状以及国内外关于易损性的研究现状。然后总结了国内外学者关于易损性分析的理论和方法,为后文损伤指标的计算和易损性曲线的建立提供理论基础。基于Midas civil软件对55m+90m+55m连续梁桥分别建立了隔震与非隔震有限元模型,对连续梁桥的桥墩截面进行弯矩-曲率分析后计算其桥墩和支座的损伤指标。采用ida法对非隔震连续梁桥进行时程分析,运用回归概率模型的线性拟合法建立其桥墩和支座易损性曲线,并探究了桥墩混凝土强度、桥墩纵筋配筋率以及桥墩箍筋配箍率对结构地震易损性的影响。接着对非隔震连续梁桥进行摩擦摆支座改造后,运用同样方法与流程建立隔震连续梁桥的桥墩和支座易损性曲线,通过对比隔震前后桥墩和支座的易损性曲线,来评估摩擦摆支座的隔震效果。最后,对本文中存在的不足之处进行简单说明与讨论,为进一步的研究提供一些建议。

关键词：连续梁桥 ida方法时程分析摩擦摆支座地震易损性