抗震性能設計的案例
【JY】淺析基于性能的抗震分析方法——性能設計
【寫在前文】
在閱讀此文前，可先看下以下文章：
【JY】基于性能的抗震設計（一）
【JY】基于性能的抗震設計（二）
【JY|理念】結構概念設計之(設計理念進展)
【性能設計】
建筑結構通常使用彈性分析進行抗震設計，主要目的是為了將復雜的非線性問題，簡化為易于分析理解的線彈性問題，進而借助反應譜、彈性時程分析等快速對建筑結構進行分析設計。然而，大多數建筑物在大地震下都會經歷顯著的非彈性變形。基于性能的設計分析方法也隨著算力的增強而出現。
現代基于性能的設計方法是確定結構在某種條件下的實際行為的方法。在計算技術及算力的進步和可用測試數據的支持下，非線性分析為計算彈性范圍以外的結構響應提供了手段，包括與非彈性材料行為、接觸非線性行為和大位移相關的強度和剛度退化等等。因此，非線性分析可以在新建建筑的設計或既有建筑物的加固改造中發揮著重要作用。
非線性分析需要付出更多的精力、時間與算力，并且應該考慮到具體的目標。在結構地震工程實踐中應用非線性分析的典型實例是：
(1)評估和設計既有建筑的抗震改造解決方案;
(2)設計采用不符合現行建筑規范要求的結構材料、系統或其他特征的新建筑;
(3)根據特定的業主/甲方等，要求評估建筑的安全性能。
建筑物的抗震性能通常與建筑物結構、圍護結構、隔墻、天花板、暖通/電氣系統和內容物的損壞有關。
雖然建筑物的性能是連續的，但出于設計目的，可以方便地確定對建筑物功能、財產保護和安全有重大影響的主要結構和其他建筑部件的離散性能水平。
展開 【JY】《公路橋梁抗震性能評價細則》宣貫PPT
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《公路橋梁抗震設計細則》（JTGT B02-01-2008）
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抗震設計告訴你 附城市橋梁抗震設計規范下載
這些例子都敲打著筑橋人的神經，如何從設計上抗震？成為大家思考的難題。
橋梁上部結構由于受到墩臺、支座等的隔離作用，在地震中直接受慣性力作用而破壞的實例較少，由于下部結構破壞而導致上部結構破壞則是橋梁結構破壞的主要形式，所以在抗震設計中橋墩比橋梁重要。并且橋墩是橋梁結構中最重要的承重構件，橋墩破壞將導致整個橋梁結構的倒塌。在地震作用下，它是壓、彎、剪構件，其變形能力不如以彎曲作用為主的梁，因此要使橋梁結構具有較好的抗震性能，應該確保橋墩有足夠的承載力與延性。即從橋梁整體結構的角度出發進行橋梁抗震設計，應該要求“強墩弱梁”。
如今人們對地震的研究還有待深入，提高結構的變形能力，增加結構延性，提高結構耗能能力對于改善結構的抗震性能有著重要的意義。結構的彎曲破壞是塑性破壞，發生彎曲破壞時，鋼筋屈服形成塑性鉸，從而具有塑性變形能力，構件表現出很好的延性，而且結構的塑性變形使得剛度下降，其所分擔的地震作用也相應減少。當結構發生彎曲破壞時可以有效地通過變形來吸收和耗散能量。
而結構剪切破壞時，其破壞形態是脆性破壞或者延性很小，不能滿足橋梁延性設計的要求。橋墩在地震作用下要有足夠的延性，其控制截面處的抗剪承載力要大于抗彎承載力，使得在彎曲破壞之前不發生剪切破壞。即從個別受力構件的角度出發進行橋梁抗震設計應該要求受力構件“強剪弱彎”。
以往的橋梁震害中，支座破壞引起橋梁結構塌落毀滅屢見不鮮，它歷來被認為是橋梁整體抗震性能上的一個薄弱環節。城市高架橋梁柱的結點，橋墩與蓋梁的結點，橋墩與基礎等結點也經常發生破壞。結點是保證結構整體工作的重要構件，在地震作用下結點受到水平、豎向剪力和彎矩的共同作用，受力復雜，并且一旦受損難以修復。
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基于能力保護原則的橋梁抗震設計 附公路橋梁抗震設計細則JTGT B02-01-2008下載
本文對基于能力保護原則設計的橋梁，簡要介紹了橋梁抗震設計原則、抗震體系選取，重點分析了橋梁墩柱潛在塑性鉸屈服條件的判斷過程，以及不希望發生非彈性變形的構件-墩柱抗剪、蓋梁、基礎、支座作為能力保護設計的計算方法。
關鍵詞：抗震設計、塑性鉸、能力保護設計
01引言
地震災害是瞬時突發性的社會災害，短時間內造成橋梁倒塌、交通中斷、人員傷亡，經濟損失巨大，它所造成的社會影響比其他自然災害更為廣泛、強烈，社會影響深遠。《城市橋梁抗震設計規范》規定：地震基本烈度為6度及以上地區的城市橋梁，必須進行抗震設計，且此條為強制性條文。橋梁抗震設計一直受到設計及審查人員重視，但在實際設計文件中，抗震設計仍存在一定問題，部分設計文件抗震設計概念混淆、抗震計算內容不全、或能力保護構件設計取值存在問題。本文結合審圖過程中抗震設計、以及《城市橋梁抗震設計規范》（CJJ 166-2011）、《公路橋梁抗震設計規范》（JTG/T 2231-01-2020)，對橋梁抗震設計、能力保護構件計算的內容進行了梳理，希望能對橋梁抗震設計及施工圖審查工作有所幫助。
02抗震設計原則及抗震體系選取
橋梁抗震設計的基本原則包括：彈性設計原則、延性設計原則、能力保護原則、減隔震設計原則。合理的抗震設計，要求橋梁結構在強度、剛度、延性等指標上組合最佳，從而經濟合理的實現抗震目標。
(1) 抗震設防目標及抗震設計原則
橋梁抗震設防分類依據其結構型式、在城市交通網絡中位置的重要性以及承擔的交通量分為甲、乙、丙、丁四類，甲、乙、丙類橋梁抗震設計采用兩水準設防、兩階段（E1、E2）設計方式。
展開 基于ABAQUS的剪力墻抗震性能模擬
計算任務的描述：墻體尺寸為1400mm×160mm×2800mm，兩側有200mm×160mm×2800mm的后澆暗柱，混凝土立方體抗壓強度為43.1 Mpa，混凝土密度2400kg/m4，混凝土彈性模量為3.15x104 Mpa.泊松比0.2。暗柱設有4根直徑為16mm的HRB335縱向鋼筋和間距為150mm的直徑為8mm的HPB300型號的箍筋，墻體橫向和豎向設間距為200mm，直徑為8mm的HPB300鋼筋。密度7.85g/cm'，鋼筋的彈性模量為2x105MPa，泊松比0.2。
仿真計算采用的設備基本情況：
CPU：Inter(R) Core(TM) i3-4005U雙核、內存：4GB
計算模型的處理技術：水平荷載往復施加，采用力位移混合控制加載，前五級為荷載控制加載，分別為50kN、100KN、150kN、200kN、300kN，每級荷載循環一次；其后為位移控制加載，其位移大小分別為8mm、16mm、24mm、32mm、40mm、50mm、60mm，其中16mm、24mm、32mm、40mm，共十一次循環。所有荷載共十六次循環。
方法計算的機時耗費情況：計算結果提交后花費了一個多小時。
仿真計算的結果分析：剪力墻下端混凝土兩側發生膨脹變形，鋼筋屈服，混凝土出現裂縫，且主要出現在墻角兩側，隨著加載的位移增大，混凝土的裂縫逐漸發展到上端，最后墻角混凝土發生損壞。
展開 關于砌體結構的整體抗震性能分析
2 已有設計方法的缺陷
結構的抗震設計方法先后經歷了基于力、基于位移、基于能量與基于性能的設計方法[6 - 9]，基于力的設計方法假設結構為剛體，無法考慮結構的塑性變形; 基于位移的設計方法通過控制結構變形把我結構的抗震性能，此方法無法反應結構的累積破壞; 基于能量的設計方法認為地震作用實際上能量輸入，通過控制結構耗能能力調整結構抗震性能，但無法考慮某次結構的較大位移變形造成的結構破壞; 基于性能的設計方法目標在于依據結構重要性與使用功能使得不同的結構有不同的抗震能力，我國“小震不壞、中震可修、大震不倒”的設計理念就體現了基于性能的設計思想，使得結構在小震下不發生破壞，中震下可以修復，大震下不發生倒塌，但目前國內外結構設計規范大多仍停留在基于位移的設計方法上，基于性能的設計方法也是基于位移的設計的方法，均無法考慮結構累積破壞。因此，需要更合理的設計方法，基于損失的設計方法，綜合考慮結構的變形能力與累積損失，將結構變形與耗能能力加權組合，提出適用于結構的評價指標，通過控制指標調整結構抗震性能。
3 改進措施
唐山大地震之后，大量砌體結構受到毀滅性破壞，引起了研究人員和設計人員的高度關注，提出了通過增設圈梁與構造柱提高結構整體性的措施。隨后的國內地震資料顯示，增設圈梁與構造柱確實一定程度提高砌體結構的整體性，但仍會造成造成結構嚴重受損，結構整體性將無法保證，因此仍需對砌體結構的整體性進行加強。
( 1) 計算問題。目前砌體墻片計算僅考慮平面內抗彎，不能反映出墻片的平面外抗彎與穩定性的情況，很多震害資料顯示，造成砌體結構縱橫墻破壞與倒塌的原因很大程度是由于墻片在平面的穩定性與抗傾覆能力較差，在地震作用下外閃所導致的。因此，需通過構造措施加強縱橫墻的連接、設置水平配筋帶等措施需要提高砌體結構平面外穩定性與抗傾覆能力。
展開 加勁肋對單管塔結構抗震性能影響
為了保證高聳結構穩定性，通常在塔筒底部設置加勁肋，對于此類結構底部加勁肋的抗震性能，規范《YD 5131-2005 移動通信塔桅設計》中只從構造角度進行了規定，并未對其耗能性能進行說明。本文選取某單塔筒式通訊信號塔為研究對象，如圖1所示。為研究加勁肋設置對于結構抗震性能的影響，選取結構底部10m范圍內的區段為研究對象，鋼材為Q345鋼。
2.有限元模型建立
為研究不同加勁肋設置形式對結構抗震性能的影響，分別建立無加勁肋結構，三角形加勁肋及梯形加勁肋結構形式，加勁肋個數為0個、4個、6個。其建立有限元模型時，筒體、法蘭及加勁肋均采用C3D8R實體單元，材料模型按照《道路橋示方書 V 耐震設計篇》給出的雙折線模型計算，鋼材彈性模量E=200GPa，屈服強度fy=345MPa，極限強度fu=490MPa，強化剛度取初始剛度的1%，有限元模型如圖2所示。
加載方式的確定
擬靜力實驗加載制度參照文獻“小野潔，藪本篤，秋山充良，大西宵平，白戸真大，西村宣男，軸圧縮力と1方向正負交番曲げを受ける スパイラル鋼管の耐震性能とその評価法[J]，土木學會論文集F Vol.66 No.2,301-318,2010.6”及《建筑抗震試驗規程 JGJT101-2015》確定，其中結構屈服位移按照公式下列公式計算。
將所取區段上部重力轉化為結構上部集中軸力作用，往復荷載采用位移控制加載，結構屈服前以0.2Δy為增量進行逐級遞增加載，達到屈服后采用整數倍Δy進行循環加載，加載到15Δy結束。加載方式如圖3所示。
3.計算結果
提取不同結構頂部處反力-位移滯回曲線，如圖4所示。
展開 基于ABAQUS的空間RC梁柱節點抗震性能分析
一、試件設計
所有節點試件（本模擬取中節點，包含三種節點形式，平面節點PM、空間節點KJ、空間帶樓板節點KJS）均取自一PKPM設計的6層框架，原型結構如圖1所示，兩方向跨度均取5.4m，首層層高4.2m，其余各層層高均為3.6m。原型結構配筋計算由PKPM V3.1設計軟件完成，模型設計過程滿足《混凝土結構設計規范》(GB50010-2010)與《建筑抗震設計規范》(GB50011-2010)相關要求。框架柱截面尺寸均取550mm×550mm，框架梁截面尺寸均取500mm×300mm，樓板厚度均取135mm。樓面恒載取5.0kN/m2，活載取2.0 kN/m2；屋面恒載取7.0 kN/m2，活載取0.5 kN/m2；梁上線荷載取16.0 kN/m。計算時所有構件均采用C30級混凝土，梁、板、柱受力縱筋均采用HRB400級鋼筋，梁、柱箍筋均采用HPB300級鋼筋。建筑結構抗震設防烈度取7度(0.15g)，地震分組為第一組，場地類別為II類，框架抗震等級為三級。原型結構梁與柱配筋結果見表1。
圖1 節點取型和節點樣式
考慮到后期試驗場地與試驗儀器的限制，模擬時按試驗設計試件，將原型梁-柱子結構進行2/3縮尺，得到試驗試件尺寸，試件配筋按照等配筋率進行縮尺設計。本試驗各試件柱截面尺寸均為350mm×350mm，梁截面尺寸均為350mm×200mm，其中裝配整體式構件預制梁截面為300mm×200mm，梁現澆層高80mm。模擬試件梁、柱配筋結果見表1。
展開 基于型鋼-鋼絞線的新型預制裝配式梁柱節點抗震性能研究
圖9 滯回曲線對比
圖10 骨架曲線對比
4 結論
為驗證裝配式強化梁柱節點在受力和抗震性能方面與傳統節點相比具有優勢，分別建立了傳統梁柱節點和強化梁柱節點有限元模型，分析了它們的破壞形態和滯回性能。結果表明，在相同荷載作用下，強化節點更不易發生破壞；強化節點的剛度、承載力和耗能能力均優于傳統節點，可將強化節點推廣運用于工程實踐。
參考文獻
[1] 崔燕偉, 劉晶波, 費畢剛. 基于有限元分析的鋼筋混凝土梁柱節點斜壓桿受力機理研究[J]. 工程建設標準化, 2021(S1): 56-64.
[2] 王子豪, 陶忠, 吳所謂. 方鋼管混凝土梁柱節點域參數有限元對比分析[J]. 中國水運(下半月),2021,21(09):140-141+144.
[3] 戎賢, 卜凡, 張健新, 楊洪渭. 裝配式預制鋼筋混凝土梁柱節點抗震性能研究[J].武漢大學學報(工學版),2021,54(06):502-508.
[4] 李飛濤. 裝配混凝土結構插銷式梁柱節點受力性能有限元分析[D].安徽理工大學,2021.
[5] 李志強,許金莉,胡慶龍.內置CFRP圓管的方鋼管混凝土梁柱節點力學性能有限元分析[J].建設科技,2018(03):48-49.
[6] 張賀昕, 張艷霞, 劉安然, 李振興. 某超高層結構典型鋼管混凝土梁柱節點有限元分析[C]//.第二屆全國智慧結構學術會議論文集.,2016:66-70.
[7] 范國璽. 鋼筋混凝土梁柱節點動態力學性能研究[D].大連理工大學,2015.
[8] 張俊兵, 張良平, 鐘玉柏, 馬臣杰.
展開 建筑結構抗震設計的核心：概念設計
建筑結構抗震設計包含了兩個設計范疇，即概念設計和參數設計。建筑結構抗震概念設計主要針對地震的不確定性和有限元分析的近似性，從概念上，特別是從結構總體上考慮抗震的工程決策；建筑結構的參數設計主要是采用二階段的抗震設計方法(地震作用計算、構件強度驗算和結構變形驗算等)實現三水準的抗震設防要求。
兩者是相輔相成的。作為一個正確的抗震設計，必須重視抗震概念設計，靈活而又合理地運用抗震設計思想，才能不致陷入盲目的計算工作。
1 結構概念設計的主要內容
01 合理的建筑體型和結構形體：
1）使風荷載效應最小；
2）使地震作用效應最小。
02 合理的結構選型：
1）應具有明確的計算簡圖和合理的地震作用傳遞途徑。
2）應避免因部分結構或構件破壞而導致整個結構喪失抗震能力或對重力荷載的承載能力。
3）應具備必要的抗震承載力，良好的變形能力和消耗地震能量的能力。
4）宜有多道抗震防線。
5）宜具有合理的剛度和承載力分布，避免因局部削弱或突變形成薄弱部位，產生過大的應力集中或塑性變形集中。
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求一個預制裝配式混凝土框架的抗震性能分析視頻
如題，兩層兩跨即可，最好錄制視頻并附帶基本解說，自己學習用，價格可私
基于型鋼-鋼絞線的新型預制裝配式梁柱節點抗震性能研究
圖9 滯回曲線對比
圖10 骨架曲線對比
4 結論
為驗證裝配式強化梁柱節點在受力和抗震性能方面與傳統節點相比具有優勢，分別建立了傳統梁柱節點和強化梁柱節點有限元模型，分析了它們的破壞形態和滯回性能。結果表明，在相同荷載作用下，強化節點更不易發生破壞；強化節點的剛度、承載力和耗能能力均優于傳統節點的。綜上所述，基于型鋼-鋼絞線的新型預制裝配式梁柱節點抗震性能優異，可將其推廣運用于工程實踐。
參考文獻
[1] 崔燕偉, 劉晶波, 費畢剛. 基于有限元分析的鋼筋混凝土梁柱節點斜壓桿受力機理研究[J]. 工程建設標準化, 2021(S1): 56-64.
[2] 王子豪, 陶忠, 吳所謂. 方鋼管混凝土梁柱節點域參數有限元對比分析[J]. 中國水運(下半月),2021,21(09):140-141+144.
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[4] 李飛濤. 裝配混凝土結構插銷式梁柱節點受力性能有限元分析[D].安徽理工大學,2021.
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[7] 范國璽. 鋼筋混凝土梁柱節點動態力學性能研究[D].大連理工大學,2015.
[8] 張俊兵, 張良平, 鐘玉柏, 馬臣杰.
展開 資源共享---ANSYS在中高層鋼結構抗震性能分析中的運用
中高層住宅由于經濟效益好，設計人性化而受到了用戶和開發者的重視，近年來，鋼結構以其自重輕、延性好、施工快等優勢在中高層建筑中得到了廣泛的運用。本文運用有限元軟件ANSYS對一特定的9層的鋼框架－支撐結構進行計算分析，介紹了框架結構有限元建模技巧，分析框架支撐結構的地震作用下的動力性能，并用APDL 語言編程進行后處理的簡化。
http://www.caenet.cn/paper/Paper.aspx?ID=315
淺析樓梯抗震設計
一、樓梯抗震設計原則
《建筑抗震設計規范》GB50011-2010第3.6.6條第1款：計算模型的建立、必要的簡化計算與處理，應符合結構的實際工作狀況，計算中應考慮樓梯構件的影響。
條文說明中進一步指出：針對具體結構的不同，“考慮”的結果，樓梯構件的可能影響很大或不大，然后區別對待。樓梯構件自身應計算抗震，但并不要求一律參加整體結構的計算。
這條規定是從汶川地震后，2008年修訂版增加的要求，新抗規進一步明確了根據樓梯對主體抗震性能的影響大小來決定是否參與整體計算，并增加了以下規定：
GB50011-2010第6.1.15條第2款：對于框架結構，樓梯間的布置不應導致結構平面特別不規則；樓梯構件與主體結構整澆時，應計入樓梯構件對地震作用及其效應的影響，應進行樓梯構件的抗震承載力驗算；宜采取構造措施，減少樓梯構件對主體結構剛度的影響。
條文說明中進一步指出：對于框架結構，樓梯構件與主體結構整澆時，梯板起到斜支撐的作用，對結構剛度、承載力、規則性的影響比較大，應參與抗震計算；當采取措施，如梯板滑動支承于平臺板，樓梯構件對結構剛度等的影響較小，是否參與整體抗震計算差別不大。對于樓梯間設置剛度足夠大的抗震墻的結構，樓梯構件對結構剛度的影響較小，也可不參與整體抗震計算。
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