检索结果-内蒙古大学图书馆

建筑结构 2022年第S02期52卷 361-368页

作者：谈凤婕崔家春华东建筑设计研究院有限公司上海200041

钢筋混凝土框架结构在工业及民用建筑物中占有较大比例。结构在长期环境和荷载的作用下,会出现不同程度的损伤,使结构的性能下降,使得结构的耐久性和安全性受到影响。引入锈蚀钢筋的材料本构,对某复杂钢筋混凝土框架结构进行竖向承载力... 详细信息

钢筋混凝土框架结构在工业及民用建筑物中占有较大比例。结构在长期环境和荷载的作用下,会出现不同程度的损伤,使结构的性能下降,使得结构的耐久性和安全性受到影响。引入锈蚀钢筋的材料本构,对某复杂钢筋混凝土框架结构进行竖向承载力可靠度分析。根据稳定性分析和抗倒塌分析确定该结构的危险位置为底层框架柱,从而确定结构的状态方程,利用基于Kriging近似模型,对结构可靠度进行分析,随着钢筋锈蚀程度的加深,结构的失效概率增加。选取30条随机地震波,对该钢筋混凝土框架结构进行地震作用下的性能进行分析,该结构在地震作用下均处于基本完好到中度损伤之间,未到达倒塌的程度。随着钢筋锈蚀程度的加深,结果分布向中度损伤趋近。

关键词：既有钢筋混凝土框架 Kriging近似模型可靠度分析随机地震波抗震性能

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既有钢筋混凝土框架结构自复位抗震加固技术研究

既有钢筋混凝土框架结构自复位抗震加固技术研究

引用

作者：宋佳晔北京建筑大学

学位级别：硕士

传统的抗震理念是以保护生命为首要任务,通过结构中构件发生塑性变形的方法进行延性设计,从而避免结构在地震中发生倒塌。但当结构受到比设防烈度更强的地震作用时,结构的损伤和残余变形更为严重,造成的经济损失和社会影响将十分巨大。... 详细信息

传统的抗震理念是以保护生命为首要任务,通过结构中构件发生塑性变形的方法进行延性设计,从而避免结构在地震中发生倒塌。但当结构受到比设防烈度更强的地震作用时,结构的损伤和残余变形更为严重,造成的经济损失和社会影响将十分巨大。针对上述问题,众多学者围绕可恢复功能抗震结构展开了深入研究,然而,此类结构研究较多,应用较少,同时,已有的研究多集中于新建建筑结构,很少用于提升既有建筑结构的抗震性能。既有建筑仅通过传统加固方法,难以保证在地震作用下结构损伤轻微,功能可恢复。课题组提出了两种新型自复位抗震加固方法并开展了系列抗震性能试验。在此基础上,本文对两种新型自复位抗震加固方法的试验数据进行系统而深入的研究,建立了恢复力模型,研究了自复位抗震加固技术应用于实际工程的抗震性能,对比分析了两种自复位加固方法的抗震加固效果,主要研究内容如下: (1)基于课题组已开展的试验,对试验数据及试验现象进行归纳总结,着重从骨架曲线、刚度退化、耗能能力和自复位能力等指标对比分析两种自复位抗震加固方法的不同及各自特点。结果表明:两种自复位抗震加固方法均能大幅提高结构的抗震性能,相较于外设自复位梁加固方法,外附斜拉支撑加固方法在提高结构的刚度、各阶段承载力和自复位能力三方面更加显著,但在结构的延性及损伤程度方面,外设自复位梁加固方法能更有效地控制结构损伤程度,提高结构延性。 (2)运用OpenSees软件建立了两种试验模型,与试验滞回曲线和骨架曲线进行对比,验证了有限元模型的正确性。在此基础上,对模型进行变参数分析,补充试验工况,研究其恢复力特性。根据试验与有限元结果,考虑预应力钢绞线、耗能钢筋和预制梁协同工作机制,建立了符合其工作机制的三折线骨架曲线,定义并理论推导了骨架曲线对应的部分特征点。基于模型的滞回特性,定量描述了试件卸载刚度的退化规律,进而建立了考虑同级加载承载力退化和捏缩效应的恢复力模型,计算结果表明:建立的骨架曲线模型及恢复力模型与试验结果吻合较好,误差在15%内,各参数的确定方法分析结果精确度较高,可用于该类结构的弹塑性地震反应分析。 (3)运用OpenSees软件建立了某实际工程的四层钢筋混凝土框架结构模型,并采用两种自复位抗震加固方法对其进行加固,分别进行了静力弹塑性分析和弹塑性时程分析。结果表明:加固后的框架结构抗震性能大幅提升,可提升结构的自复位能力,增加结构韧性。增加钢绞线截面面积可有效的提升结构的抗震性能,改善结构层间位移角突变现象;改变钢绞线初始预应力值对结构抗震性能影响较小。 (4)结合遗传算法,将上述采用两种自复位抗震加固方法加固后的钢筋混凝土框架结构进行设计上的优化,在优化过程中,考虑了梁、柱截面尺寸、钢绞线及耗能钢筋等参数对目标函数的影响,并采用分部优化的方法分别对结构中的构件进行优化,使其在满足《建筑抗震设计规范》中性能3的同时,造价最低。结果表明:通过分部优化的方法可有效地提升运算结果的效率及收敛性,优化后的结构,在抗震规范中性能3和各层层间位移角分布均匀的约束下,造价降低了30%。

关键词：既有钢筋混凝土框架抗震加固自复位恢复力有限元分析

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防屈曲支撑加固钢筋混凝土框架抗震性能及设计方法

防屈曲支撑加固钢筋混凝土框架抗震性能及设计方法

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作者：张家广哈尔滨工业大学

学位级别：博士

地震作用下,抗震性能不足的既有钢筋混凝土结构容易发生严重破坏甚至整体倒塌,需要对其进行抗震加固以满足现行抗震规范的要求。传统抗震方法是通过主体结构构件的弹塑性变形耗散地震能量,但由于地震作用的不确定特性,地震作用下结构可... 详细信息

地震作用下,抗震性能不足的既有钢筋混凝土结构容易发生严重破坏甚至整体倒塌,需要对其进行抗震加固以满足现行抗震规范的要求。传统抗震方法是通过主体结构构件的弹塑性变形耗散地震能量,但由于地震作用的不确定特性,地震作用下结构可能会发生严重破坏或倒塌。结构耗能减震技术弥补了传统抗震方法的缺点,把本来主要由主体结构构件耗散的地震能量转移给耗能减震阻尼器来消耗,从而大幅度地减轻主体结构构件的破坏或损伤。防屈曲支撑不仅有效地解决了普通支撑在罕遇地震作用下的受压屈曲问题,而且可以作为耗能减震阻尼器对主体结构起到被动控制的作用。防屈曲支撑引起了地震工程领域的学者和工程师的高度关注,但是目前对防屈曲支撑加固既有钢筋混凝土框架的研究比较少。本文主要研究防屈曲支撑加固混凝土框架的抗震性能及设计方法,主要研究内容及结论如下:(1)针对增设防屈曲支撑给主体混凝土框架带来的不利影响,采用了一种组合抗震加固方法,即采用防屈曲支撑对框架结构进行整体加固,用于提高结构的侧向强度、刚度和耗能能力,同时采用外包钢技术对增设支撑跨的柱子和梁柱节点进行局部加固,用于提高柱子的抗弯承载力和变形能力。从河北省图书馆一栋框架结构底层选取一榀框架作为试验模型。对1榀采用组合抗震加固方法加固和1榀未加固的单层、单跨1/2缩尺比例框架框架分别进行拟静力试验,来验证提出的组合抗震加固方法的有效性。试验结果表明,提出的组合加固方法能够有效防止框架的柱子和梁柱节点的局部破坏;防屈曲支撑显著地提高了框架的水平承载力和刚度,消耗了加载中输入加固框架中的大部分能量;外包钢有效地改变了主体框架的破坏模式。(2)基于Open Sees分析程序对防屈曲支撑加固钢筋混凝土框架抗震性能进行数值模拟。分别建立未加固框架和防屈曲支撑加固框架的数值分析模型,并将框架的模拟结果与试验结果进行比较,来验证建立的框架分析模型的准确性。数值模拟结果表明,模拟结果与试验结果吻合较好,建立的框架分析模型能够准确地模拟未加固框架和加固框架的抗震性能。(3)针对现行抗震设计规范对耗能减震结构的设计规定可能会明显提高结构的工程造价,提出一种基于最弱塑性铰的钢筋混凝土框架层间变形能力简化计算方法。首先定义了钢筋混凝土框架的层间变形极限状态;然后基于框架梁柱组合件的破坏型式,确定出层间最弱塑性铰;最终计算出框架相应的层间变形能力。实例分析和试验验证表明,框架的层间塑性变形能力主要取决于层间最弱塑性铰的塑性转动能力,提出的简化计算方法能够有效预测钢筋混凝土框架的层间变形能力。(4)揭示防屈曲支撑和节点板对主体框架构件变形能力的影响规律,并在此基础上提出了防屈曲支撑加固框架层间变形能力的简化计算方法。给出了罕遇地震作用下防屈曲支撑加固框架弹塑性层间变形需求的简化计算方法。基于防屈曲支撑整体加固时尽量避免对结构构件逐个进行局部加固的抗震思想,沿用抗震设计规范建议的二阶段设计法,提出了一种防屈曲支撑加固框架的实用设计方法。(5)对河北省图书馆一栋3层的既有钢筋混凝土框架结构做抗震加固设计,以验证提出的防屈曲支撑加固框架实用设计方法的有效性。多遇地震作用下原框架的底层和二层大量的柱子纵筋面积不足,弹性层间变形大于规范限值,罕遇地震作用下框架的弹塑性层间变形需求大于层间变形能力。为了避免对所有承载力不足柱逐个进行抗震加固所带来的高费用,采用提出的组合抗震加固方法对原框架结构进行抗震加固。加固框架抗震分析表明,结构构件的承载力和结构的层间变形均能够满足抗震要求。

关键词：结构耗能减震防屈曲支撑既有钢筋混凝土框架组合抗震加固方法层间变形能力实用设计方法

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既有混凝土框架结构抗震性能和评估

既有混凝土框架结构抗震性能和评估

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作者：陈新孝西安建筑科技大学

学位级别：硕士

混凝土结构在建成投入使用后,其力学性能会随着服役时间的推移而劣化,从而产生耐久性损伤。针对目前抗震研究没有考虑结构耐久性损伤的现状,本文从影响钢筋混凝土结构耐久性损伤的主要因素——钢筋锈蚀出发,进行了锈蚀钢筋混凝土压弯构... 详细信息

混凝土结构在建成投入使用后,其力学性能会随着服役时间的推移而劣化,从而产生耐久性损伤。针对目前抗震研究没有考虑结构耐久性损伤的现状,本文从影响钢筋混凝土结构耐久性损伤的主要因素——钢筋锈蚀出发,进行了锈蚀钢筋混凝土压弯构件的反复加载试验,建立了锈蚀钢筋混凝土压弯构件的恢复力模型,编制了考虑钢筋锈蚀的框架结构弹塑性动力分析计算程序,对钢筋混凝土框架结构在不同锈蚀率下的地震反应进行了分析,探讨了既有混凝土框架结构抗震性能和地震损伤评估等问题。论文首先对既有混凝土结构产生耐久性损伤的因素以及损伤结构材料与构件的力学性能进行了系统总结和分析,提出了用衰减函数定义的既有混凝土结构材料力学性能和构件的抗力模型,并考虑了与现行规范的衔接。根据混凝土结构材料、构件和结构整体耐久性损伤指数的定义和计算,提出了用耐久性损伤指数对混凝土结构进行耐久性评定的方法。利用自然暴露、干湿交替和电化学快速锈蚀等多种方法制作了17根锈蚀钢筋混凝土试件,分别进行了四种轴压比下的低周反复加载试验,试验研究了钢筋锈蚀对试件的滞回曲线、强度、刚度、变形和耗能等抗震性能的影响,分析了锈蚀钢筋混凝土压弯试件的恢复力特性,探讨了钢筋锈蚀对构件刚度和延性系数的影响以及刚度退化与构件钢筋锈蚀损伤的关系。讨论了上述要素对既有混凝土框架结构的动力计算参数的影响。在试验研究和现有钢筋混凝土压弯构件恢复力模型研究成果的基础上,给出了锈蚀钢筋混凝土压弯构件屈服剪力和屈服位移、极限剪力和极限位移、破坏剪力和破坏位移与钢筋锈蚀量及轴压比的统计关系,从而建立了锈蚀钢筋混凝土压弯构件的恢复力模型。利用已有文献资料的试验数据对该模型进行了验证,结果吻合较好。参考现有的研究成果,建立了锈蚀钢筋混凝土框架结构的动力分析模型,编制了考虑钢筋锈蚀的混凝土平面框架结构弹塑性动力分析计算程序XSHPK。利用该程序对钢筋混凝土框架在不同锈蚀率下的地震反应进行了对比分析,结果显示,损伤结构的抗震性能降低严重。采用基于功能(钢筋锈蚀率)／位移的能力谱方法(Pushover分析方法)对锈蚀钢筋混凝土框架的抗震性能进行了评估,结果表明,采用能力谱方法可以近似地确定地震作用下既有混凝土框架结构的抗震性能。根据已有混凝土结构地震破坏指标的综合统计分析,给出了适合既有钢筋混凝土框架结构的地震损伤评估模型,确定了评估指标与允许地震损伤程度的定量关系。通过算例,对本文所建立的地震损伤评估模型的实际可行性进行了验证。

关键词：既有钢筋混凝土框架耐久性损伤试验研究恢复力模型抗震性能地震反应地震损伤评估

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