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日本钢筋混凝土多层结构抗震评估方法

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第40卷第8期建󰀁筑󰀁结󰀁构2010年8月

国外科技

日本钢筋混凝土多层结构抗震评估方法*

叶列平1,󰀁孙玉平2,󰀁朱󰀁珊3,󰀁赵世春4

(1清华大学土木工程系,北京100084;2日本神户大学大学院工学研究科,日本6578501;

3吉林大学建设工程学院,长春130026;4西南交通大学土木工程系,成都610031)

[摘要]󰀁介绍了日本既有钢筋混凝土多层结构的抗震评估方法,方法基于综合考虑结构抗震承载力和塑性变形能

力的原则和理论,给出了结构楼层抗震能力评价指标,并结合实际震害分析确定了该评价指标的取值。根据结构楼

层可能发生的各种破坏模式,给出了各类竖向构件抗震能力的确定方法,方法从简单计算逐级到更准确计算,形成

了三级评估体系,其中的结构抗震能力评估原则、理论、结构破坏模式判别和楼层抗震能力指标的确定方法,对发展

我国多层钢筋混凝土结构抗震评估和结构震害分析都具有参考意义。

[关键词]󰀁钢筋混凝土多层建筑;抗震评估;抗震能力;承载力;延性;破坏模式

IntroductionofevaluationmethodoftheseismiccapacityofexistingmultistoryRCbuildingsinJapan

YeLieping1,SunYuping2,ZhuShan3,ZhaoShichun4

(1DepartmentofCivilEngineering,TsinghuaUniversity,Beijing100084,China;2Dep.ofArch.,GraduateSchoolof

Engineering,KobeUniversity,6578501,Japan;3SchoolofArch.Eng.,JilinUniversity,Changchun130026,China;

4Dep.ofCivilEng.,Xi󰀂nanJiaotongUniversity,Chengdu610031,China)

Abstract:TheevaluationmethodoftheseismiccapacityofexistingmultistoryRCbuildingsinJapanisintroduced.Threelevelsof

screeningproceduresarepreparedintheJapanesemethod,andeachlevelofscreeningcanbeusedindependentlytoevaluatethe

seismiccapacityofeachstoryofexitingbuildingsineveryprincipaldirection.Seismicsafetyisjudgedbycomparingtheseismic

capacityindexofeachstorywiththeseismicdemandindex.Theseismiccapacityindexiscalculatedonthebasisoftheultimate

strength,deformability,andfailurepatternofallverticalmembersateachstory.Theseismicevaluationtheory,failurepattern

checkingandthedeterminationofseismiccapacityindexarevaluedfordevelopingtheevaluationmethodoftheseismiccapacityof

existingmultistoryRCbuildingsinChina.

Keywords:reinforcedconcrete;multistorybuildings;evaluation;seismiccapacity;strengthindex;ductilityindex;failurepattern

*国家科技支撑计划课题(2006BAJ03A02);国家科技支撑计划项目

(2009BAJ28B01);国家自然科学基金重大研究计划重点项目资助

(90815025)。

作者简介:叶列平(1960󰀁),男,温州人,教授,博士生导师,Email:ylp@

mail.tsinghua.edu.cn。0󰀁引言

汶川地震后,全国范围对既有建筑的抗震评估工

作十分重视。这种情况与1995年日本神户地震后相

似。日本的建筑结构抗震研究人员和工程师们在长期

与地震灾害的斗争中积累了丰富而宝贵的经验,形成

了一套实用有效的钢筋混凝土多层结构抗震评估方法

和评估体系。基于文[1],[2],对日本既有钢筋混凝土

多层结构抗震评估方法和评估体系进行介绍,以供我

国既有建筑抗震评估工作参考。

1󰀁结构的抗震能力

1󰀂1基本概念

结构的抗震能力取决于结构的承载和变形能力两

个方面。在结构抗震设计时,预期地震强度(设防烈

度)已知,根据经验假定结构参数(结构刚度和材料强

度),确定所需的结构抗震承载能力,并根据经验或计

算保证结构所需的变形能力。结构抗震能力评价则与

设计相反,结构的承载和变形能力是已知的,此时需确定的是结构在多大的地震强度下达到其变形能力。

图1定性地给出了具有不同承载能力和变形能力

结构的水平荷载与变形关系。图中结构类型 !与类型

∀相比,虽然其承载能力大,但变形能力小,故在相同

的地震强度下类型 !比类型∀可能更易破坏。因此,

对既有建筑结构抗震能力评价时应同时考虑结构的承

载能力和变形能力两个方面。

1󰀂2基本抗震能力指标E0

结构各层的基本抗震能力指标E0按下式确定,

E0=󰀁#C#F(1)

式中:󰀁为楼层影响系数;C为结构承载能力指标,等

于层抗侧承载力除以该层及该层以上各层的总重;110F为结构延性指标,考虑结构塑性变形能力对结构承

载能力指标C的影响。

图1󰀁结构的承载力和变形关系

图2󰀁弹塑性反应为说明式(1)的概念,首先用单自由度体系(即󰀁

=1)进行解释。设弹性单自由度体系(弹性SDOF体

系)在设计地震作用下的层剪力系数Ce(等于地震剪

力除以体系质点重量)刚好等于承载能力指标C,则该

弹性SDOF体系的抗震能力刚好满足,此时结构的延性

指标F=1,E0=C=Ce。

对于相同初始周期的弹塑性SDOF体系,即SDOF

体系的层剪力系数小于Ce,设为Cy,则在同样的设计

地震作用下SDOF体系将会屈服产生塑性变形。记能

够抵御与弹性SDOF体系相同地震强度的弹塑性SDOF

体系塑性变形能力的延性系数为󰀂,则该弹塑性SDOF

体系的抗震能力也刚好满足,则两者的E0相同,即此

时结构延性指标F=Ce󰀁Cy,也即将弹塑性体系的抗震

能力转化为相应弹性体系的承载能力指标Ce。

由以上介绍可知,结构基本抗震能力指标E0实际

上是将包含塑性变形能力的弹塑性结构抗震能力以相

应弹性结构抗震承载能力的形式来表示。

对于理想弹塑性SDOF体系,给定地震作用下的层

剪力系数Cy需求与其塑性变形能力大小,即延性系数

󰀂有关。结构延性系数󰀂越大,也即结构延性指标F

越大,其层剪力系数Cy需求就越小。根据短周期结构

的弹塑性地震响应分析,Newmark[6]得到以下等能量准

则(见图2):

Ce=Cy2󰀂-1(2)

因此有

F=2󰀂-1(3)

󰀁󰀁由于实际钢筋混凝土结构的弹塑性变形性能和滞

回特征与理想弹塑性SDOF体系的差异,根据大量的弹

塑性分析,对于具有弯曲破坏特征的钢筋混凝土柱(弯

曲柱),当其延性系数不超过5时,延性指标F为

F=2󰀂-1

0󰀂75(1+0󰀂05󰀂)(4)

上式中的延性系数󰀂按下式确定:

󰀂=󰀂0-k1-k2∃5(5)式中,

󰀂0=

10VsuVmu-1,󰀁k1=2󰀂0

0,󰀁s<8d

k2=30Vmu0󰀂8bh#fc-0󰀂1%0

其中,󰀂0为基本延性系数,k1为箍筋间距修正系数,k2

为弯曲屈服时的剪应力修正系数,Vsu为柱剪切破坏时

的抗侧承载力,Vmu为柱弯曲破坏时的抗侧承载力,s

为箍筋间距,d为纵筋名义直径,b为柱截面宽度,fc

为混凝土设计基准强度&,h0为柱截面有效高度,可近

似取0󰀂8h,h为柱截面高度。

对于其它类型的竖向构件,延性指标F需考虑同

层最不利抗侧力构件破坏时的变形能力来确定,具体

取值见表2。

式(1)中楼层影响系数󰀁的概念是将弹性多自由

度体系的地震响应等效为弹性单自由度体系的地震响

应,即:

󰀁=Ce,SDOFCie,MDOF(6)

式中:Ce,SDOF为弹性单自由度体系的地震剪力指标,等

于地震剪力除以质点重量;Cie,MDOF为弹性多自由度体

系第i层的地震层剪力指标,等于第i层地震剪力除

以该层及该层以上各层的总重量。

对于质量、刚度和层高沿高度分布均匀的理想弹

性多自由度结构,当近似取一阶振型为线性时,则第i层的层剪力指标为:

Cie,MDOF=3(n+i)

22n+1Ce,SDOF(7)

由此可以得到楼层影响系数󰀁为,

󰀁=2(2n+1)

3(n+i)(8a)

上式适用于结构地震响应以第一振型为主的∋强柱弱

梁(框架结构或剪力墙结构。实用中可采用以下更加

保守的表达式:

󰀁=n+1

n+i(8b)

由各层的结构承载能力指标C和延性能指标F,以及

楼层影响系数󰀁,可得到各层的基本抗震能力指标

E0,即等价的各层弹性抗震承载能力指标。

1󰀂3同层含有不同抗侧力性能构件时E0的计算

对于一般层数不多的结构,假设各楼层均为层破

坏机制,则楼层抗震能力就仅取决于该层的竖向抗侧111&日本的混凝土设计基准强度fc(日本规范用Fc表示)为现场取样

标准试块(󰀁100)200圆柱体)的平均抗压强度减去至少1󰀂73倍标

准偏差,保证率96%以上。

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钢筋混凝土框架结构抗震评估新方法论文

钢筋混凝土框架结构抗震评估新方法论文

钢筋混凝土框架结构抗震评估的新方法

摘要：本文阐述了基于push-over分析的抗震评估方法,提出使用层间位移角以及结构在大震下的塑性铰转角来评估框架结构的抗震性能,给出了新的抗震性能评估的步骤。使用本文所推荐的方法对一实际工程进行了抗震性能评估,并且与现行建筑抗震鉴定标准所推荐的方法对比,结论一致。结果表明,该方法从结构整体性能分析出发,可以快速有效地评估结构的抗震性能,该方法也可以为结构加固后的抗震性能评估奠定基础。

关键词：钢筋混凝土框架；抗震评估；层间位移角；塑性铰转角

abstract：this paper described the push-over based on the

analysis of the seismic appraisal method, proposes the use

of inter-story displacement angle and structure under strong

earthquakes plastic hinge rotation to evaluate the seismic

performance of the frame structure, is a new seismic

performance evaluation steps. the use of the method

recommended in this paper for a practical project for the

seismic performance evaluation, and the current standard for

seismic appraisal of buildings the method recommended by

contrast, conclusion. the results show that, the method from

混凝土抗震性能测试方法

混凝土抗震性能测试方法

混凝土抗震性能测试方法

一、前言

混凝土结构在地震中的抗震性能是建筑结构设计和施工过程中必须考虑的关键因素。为保障建筑安全，必须对混凝土的抗震性能进行测试评估。混凝土抗震性能测试方法主要包括试验样品制备、试验方法选择、试验参数、试验装置、试验数据处理等方面。本文将深入探讨混凝土抗震性能测试方法的具体细节。

二、试验样品制备

1.试样形式

混凝土抗震性能试验试样通常采用立方体、圆柱体、梁、板等形式。不同形式的试样适用于不同的试验方法和试验参数。在试验前需根据试验要求选择合适的试样形式。

2.材料选用

试样的材料选用十分重要，材料质量直接影响试验结果。混凝土材料应符合国家标准要求，砂、石子应符合规格。在混凝土制备过程中，应严格按照比例配合，控制混凝土的水灰比和配合比。

3.试样制备

试样制备应按照相应的标准进行，制备过程中需要注意以下几点：

（1）试样制备要统一，尽量减少制备过程中的误差。

（2）试样应充分振实，以确保试验结果的准确性。

（3）试样的表面应平整，表面平整度应符合标准要求。

三、试验方法选择

混凝土抗震性能测试方法有多种，如压缩试验、拉伸试验、弯曲试验等。不同试验方法适用于不同的试验需求，需要根据试验要求进行选择。

1.压缩试验

压缩试验是评估混凝土抗压强度的一种方法，通过对试样施加垂直于试样轴线的压缩力，测量试样承受的最大压应力值，以评估混凝土的抗压强度。压缩试验适用于评估混凝土抗震性能中的抗压性能。

2.拉伸试验

拉伸试验是评估混凝土抗拉强度的一种方法，通过对试样施加拉伸力，测量试样承受的最大拉应力值，以评估混凝土的抗拉强度。拉伸试验适用于评估混凝土抗震性能中的抗拉性能。

3.弯曲试验

弯曲试验是评估混凝土抗弯强度的一种方法，通过对试样施加弯曲力，测量试样承受的最大弯应力值，以评估混凝土的抗弯强度。弯曲试验适用于评估混凝土抗震性能中的抗弯性能。

四、试验参数

试验参数是评估混凝土抗震性能的重要指标，包括试验荷载、试验速度、试验温度等。试验参数的设置应根据试验要求进行选择，以保证试验结果的准确性。

混凝土框架抗震等级怎么确定

混凝土框架抗震等级怎么确定

混凝土框架抗震等级确定方法

在建设中，混凝土框架结构是常见的结构形式之一，其抗震性能直接关系到建筑物的安全性。为了保障建筑物在地震等自然灾害中的安全性，需要对混凝土框架结构进行抗震等级的确定。确定混凝土框架结构的抗震等级主要涉及以下几个步骤：

1. 地震设计参数的确定

在确定混凝土框架结构的抗震等级之前，首先需要确定地震设计参数，包括地震作用分布、设计基本地震加速度等参数。这些参数是根据建筑物所在地区的地震烈度和设计要求来确定的。

2. 结构的抗震性能评价

通过对混凝土框架结构的抗震性能进行评价，包括结构的整体稳定性、承载力、延性等性能指标的评估。这些评价指标可以通过数值模拟或试验等方法得到。

3. 抗震设防烈度

根据地震设计参数和结构的抗震性能评价结果，确定混凝土框架结构的抗震设防烈度。抗震设防烈度是根据结构的风险等级和地震灾害可能性等因素来确定的。

4. 抗震等级的确定

最后根据抗震设防烈度和结构的抗震性能评价结果，确定混凝土框架结构的抗震等级。抗震等级通常分为几个等级，如一级、二级、三级等，不同等级对结构的抗震性能要求也不同。

混凝土框架结构的抗震等级的确定是建筑结构设计中非常重要的一环，只有确定了合适的抗震等级，才能确保建筑物在地震等自然灾害中有足够的抗震能力，保障人们的生命财产安全。

混凝土加固后的抗震性能评估方法

混凝土加固后的抗震性能评估方法

混凝土加固后的抗震性能评估方法

一、前言

随着地震频繁发生，对建筑物的抗震性能提出了更高的要求。在建筑物抗震加固中，混凝土加固已成为一种常见的加固方法。本文将介绍混凝土加固后的抗震性能评估方法。

二、混凝土加固原理

混凝土加固是在结构原有的混凝土基础上，采用钢筋、钢板等材料增加混凝土的受力面积和抗震性能的加固方法。加固后的混凝土构件在地震作用下，能够承受更大的剪力、弯矩和轴向力，从而提高抗震性能。

三、抗震性能评估方法

1. 概述

混凝土加固后的抗震性能评估方法主要包括两种方法：试验法和计算分析法。试验法直接对加固后的混凝土构件进行地震模拟试验，通过试验数据分析加固效果。计算分析法则是通过有限元分析等方法，对加固后的混凝土构件进行计算分析，评估抗震性能。

2. 试验法

试验法是一种直接评估混凝土加固效果的方法。具体步骤如下：

（1）试验前，对加固前的混凝土构件进行地震模拟试验，记录试验数据。

（2）对混凝土构件进行加固，加固材料可以使用钢筋、钢板等材料。加固后，对加固后的混凝土构件进行地震模拟试验，记录试验数据。

（3）通过分析加固前后的试验数据，评估加固效果。具体评估指标可以包括：弹性刚度、剪力承载力、变形能力等。

3. 计算分析法

计算分析法是一种通过有限元分析等方法，对加固后的混凝土构件进行计算分析，评估抗震性能的方法。具体步骤如下：

（1）建立加固后的混凝土构件的有限元模型，模型应包括加固材料的性质、加固方式等。

（2）对模型进行地震动力分析，分析混凝土构件在地震作用下的受力情况。

（3）通过分析计算结果，评估加固效果。具体评估指标可以包括：弹性刚度、剪力承载力、变形能力等。

四、结论

混凝土加固是一种常见的加固方法，可以提高混凝土构件的抗震性能。在进行混凝土加固后，需要对加固效果进行评估。评估方法包括试验法和计算分析法，两种方法各有优缺点，可以根据具体情况选择合适的方法进行评估。