磚砌體結(jié)構(gòu)的延性破壞機(jī)制抗震設(shè)計及評估研究

砌體結(jié)構(gòu)是我國中低層建筑中應(yīng)用最廣泛的結(jié)構(gòu)形式，但由于砌體房屋一般自重較大，強(qiáng)度低、延性和整體性差，體系單薄，結(jié)構(gòu)遭遇強(qiáng)震作用時容易發(fā)生嚴(yán)重震害，尤其是低烈度設(shè)防區(qū)和設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)較低的普通砌體結(jié)構(gòu)房屋的倒塌率較高。為改善極震區(qū)多層砌體結(jié)構(gòu)房屋的抗倒塌性能，保證結(jié)構(gòu)在受到超出大震烈度的強(qiáng)震作用時具備與遭遇烈度相適應(yīng)的抗倒塌能力，以及進(jìn)一步完善多層砌體結(jié)構(gòu)房屋的抗震設(shè)計與評估研究，有必要對砌體結(jié)構(gòu)房屋的多道抗震設(shè)防、強(qiáng)震破壞模式及其合理控制、既有結(jié)構(gòu)強(qiáng)震破壞機(jī)制評估等進(jìn)行系統(tǒng)研究。 本課題針對我國現(xiàn)行設(shè)計規(guī)范有關(guān)多層砌體房屋抗強(qiáng)震設(shè)計方面的不足，對砌體房屋抗震設(shè)防目標(biāo)和設(shè)計方法進(jìn)行了研究，將傳統(tǒng)的“三水準(zhǔn)”設(shè)防目標(biāo)拓寬為“四水準(zhǔn)”，即“小震不壞、中震可修、大震不倒、強(qiáng)震不垮”，為實(shí)現(xiàn)該設(shè)防目標(biāo)，進(jìn)一步提出了砌體結(jié)構(gòu)房屋二階段抗震設(shè)計的思路，將整個抗震過程明確劃分為兩個階段，即第一階段多遇地震下基于構(gòu)件截面承載力抗震驗(yàn)算和抗震構(gòu)造措施保證延性的結(jié)構(gòu)基本抗震能力設(shè)計和第二階段結(jié)構(gòu)強(qiáng)震破壞模式設(shè)計，其中，該階段的設(shè)計對策側(cè)重于“抗”， 設(shè)計過程和目標(biāo)等與傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計方法一致，通過第一階段設(shè)計保證結(jié)構(gòu)的基本抗震性能，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)“小震不壞”“中震可修”和“大震不倒”的基本設(shè)防目標(biāo)；第二階段策略強(qiáng)調(diào)以“控”為主，即以控制結(jié)構(gòu)整體延性為設(shè)計目標(biāo)，通過對結(jié)構(gòu)中關(guān)鍵構(gòu)件強(qiáng)震破壞模式和破壞順序的合理控制使結(jié)構(gòu)能夠形成有效的抗震機(jī)制，使結(jié)構(gòu)形成多道抗震防線，最大限度地發(fā)揮結(jié)構(gòu)的延性和耗能能力，提高結(jié)構(gòu)層次的抗震儲備水平，通過第二階段設(shè)計實(shí)現(xiàn)“強(qiáng)震不垮”的特殊設(shè)防目標(biāo)。通過2個兩層砌體結(jié)構(gòu)模型低周反復(fù)加載試驗(yàn)驗(yàn)證了結(jié)構(gòu)強(qiáng)震破壞模式設(shè)計思路的可行性和有效性。 針對既有砌體房屋的抗震評估，基于傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)抗震鑒定方法提出了考慮強(qiáng)震破壞模式的多層砌體房屋二次評估方法，即首先通過一次評估明確結(jié)構(gòu)的基本抗震能力是否滿足“三水準(zhǔn)”設(shè)防要求，滿足要求的進(jìn)一步進(jìn)行二次評估，即以結(jié)構(gòu)強(qiáng)震破壞模式為主要指標(biāo)的評估，進(jìn)而根據(jù)一次、二次評估結(jié)論對結(jié)構(gòu)的實(shí)際抗震能力進(jìn)行綜合評價，為進(jìn)一步采取抗震加固等措施提供科學(xué)依據(jù)。 2100433B

砌體結(jié)構(gòu)房屋的外縱墻一般為結(jié)構(gòu)抗震的薄弱環(huán)節(jié)，縱向地震作用下墻體的破壞機(jī)制對結(jié)構(gòu)的抗倒塌能力具有重要影響，開展砌體結(jié)構(gòu)延性破壞機(jī)制設(shè)計及評估研究對于進(jìn)一步完善砌體結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計與強(qiáng)震破壞機(jī)制控制研究均具有重要意義，本項(xiàng)目提出砌體結(jié)構(gòu)房屋的兩階段抗震設(shè)計過程，即第一階段多遇地震下的構(gòu)件截面承載力設(shè)計和第二階段強(qiáng)震作用下的破壞模式設(shè)計，并針對縱墻的強(qiáng)震破壞模式設(shè)計提出“強(qiáng)豎向-弱水平-強(qiáng)耗能”的設(shè)計思路，即增強(qiáng)窗間墻的抗震能力、保證窗下墻的破壞先于窗間墻以及提高結(jié)構(gòu)的耗能能力，本研究擬采用模型試驗(yàn)和數(shù)值模擬方法研究窗下墻在側(cè)向荷載作用下的力學(xué)行為以及結(jié)構(gòu)延性破壞機(jī)制的形成機(jī)理，探討窗下墻的受力特征及關(guān)鍵影響因素，建立考慮過梁和樓板等影響的砌體窗下墻抗震承載力計算模型，揭示窗下墻在結(jié)構(gòu)延性破壞機(jī)制形成中的作用，為進(jìn)一步開展砌體結(jié)構(gòu)房屋強(qiáng)震破壞模式設(shè)計研究提供研究基礎(chǔ)。

《橋梁延性抗震設(shè)計》針對當(dāng)前國內(nèi)公路橋梁抗震設(shè)計中存在的主要缺陷，論述了橋梁延性抗震設(shè)計的基本概念、理論和方法。其中，重點(diǎn)介紹橋梁簡化的延性抗震設(shè)計理論及改進(jìn)的抗震設(shè)計方法。書中還對如何保證結(jié)構(gòu)的整體延性，進(jìn)行了詳細(xì)的討論。《橋梁延性抗震設(shè)計》介紹的內(nèi)容，為作者近年來在該領(lǐng)域的研究成果，也是作者正在編寫的《城市橋梁抗震設(shè)計規(guī)范》的理論背景材料之一。

《橋梁延性抗震設(shè)計》可供從事抗震工程設(shè)計、研究和施工的工程技術(shù)人員參考，也可作為高等院校橋梁專業(yè)研究生和高年級本科生的教學(xué)參考用書。

目前的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計方法國內(nèi)外存在巨大差距，對結(jié)構(gòu)影響系數(shù)應(yīng)該包含哪些因素，如何將結(jié)構(gòu)影響系數(shù)合理地與隨后具體的構(gòu)件設(shè)計相聯(lián)系，國內(nèi)外均還沒有統(tǒng)一思想，系統(tǒng)化的抗震設(shè)計理論還有待完善。本項(xiàng)目對鋼結(jié)構(gòu)和鋼構(gòu)件的延性、滯回曲線進(jìn)行歸納總結(jié)和補(bǔ)充的試驗(yàn)和理論研究，研究鋼結(jié)構(gòu)的彈塑性動力學(xué)，探討延性、阻尼、后期剛度、耗能能力、滯回曲線形狀、超強(qiáng)、二階效應(yīng)等因素在各經(jīng)典動力荷載下對結(jié)構(gòu)彈塑性動力響應(yīng)的影響。通過地震作用下單自由度和多自由度體系的彈塑性時程反應(yīng)分析，對計算地震力采用的結(jié)構(gòu)影響系數(shù)進(jìn)行計算，并進(jìn)行統(tǒng)計規(guī)律研究，通過可靠度分析，提出與荷載分項(xiàng)系數(shù)配套的結(jié)構(gòu)影響系數(shù)。提出面向地震力計算和抗震設(shè)計的抗側(cè)力體系、構(gòu)件、連接節(jié)點(diǎn)和截面的分類體系，并與結(jié)構(gòu)影響系數(shù)相聯(lián)系。對雙重抗側(cè)力結(jié)構(gòu)中支撐架采用弱剪和強(qiáng)剪的設(shè)計方法對結(jié)構(gòu)抗震性能的影響進(jìn)行分析，提出不同抗震抗側(cè)力支撐架宜采用的設(shè)計措施

《鋼結(jié)構(gòu)新型延性節(jié)點(diǎn)的抗震設(shè)計理論及其應(yīng)用》系統(tǒng)地闡述了作者在鋼結(jié)構(gòu)新型延性節(jié)點(diǎn)的抗震設(shè)計理論、計算方法、工程應(yīng)用方面的創(chuàng)新性科研成果。內(nèi)容主要包括：削弱型節(jié)點(diǎn)的力學(xué)性能以及鋼框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和穩(wěn)定性分析、不同構(gòu)造形式加強(qiáng)型節(jié)點(diǎn)的抗震性能試驗(yàn)研究、焊接節(jié)點(diǎn)斷裂特性的有限元分析、加強(qiáng)型節(jié)點(diǎn)鋼框架的抗震性能分析。

《鋼結(jié)構(gòu)新型延性節(jié)點(diǎn)的抗震設(shè)計理論及其應(yīng)用》可供土木工程專業(yè)和工程力學(xué)專業(yè)的設(shè)計人員、研究人員和高校教師參考，也可作為相關(guān)專業(yè)研究生學(xué)習(xí)用書。