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自定心抗震结构体系 ——理论、试验、模拟与应

日期:2020-08-05 20:44 作者:电竞竞猜

  自定心抗震结构(self-centering earthquake-resistant structure)是将现代预应力技术和耗能减震技术应用到传统建筑和桥梁结构中的一种新型结构体系,主要包括自定心框架、剪力墙和桥墩等典型结构形式。

  传统的抗震结构体系基于延性设计理念,通过结构自身的塑性变形来吸收地震能量,避免结构在地震中倒塌,从而保护生命和财产的安全。然而,在这一指导思想下设计出来的结构往往在地震后存在较大的结构损伤和残余变形,给震后修复带来困难,并造成巨大的直接和间接经济损失。自定心抗震结构通过后张无黏结预应力及附加耗能元件,可以有效控制结构在地震中的“最大变形”和减少结构的震后“残余变形”,实现震后自动复位和主体结构无损的目的。不管从设计理念还是具体的构造措施,自定心抗震结构和传统基于延性抗震设计理念的结构均有较大不同。自定心抗震结构的经济性主要体现在震后修复方面,从全寿命周期成本的角度来考虑,这一类结构是具有发展潜力的新型结构形式,是土木工程结构未来的重要发展方向之一。

  第一篇(第1~11章)为自定心混凝土框架结构,对梁柱节点的力学行为进行了理论分析,推导了梁端轴力、剪力、弯矩以及节点张开后转动刚度的表达式,建立了节点梁端弯矩-相对转角关系和侧向力-侧向位移关系的理论分析模型;提出了梁柱节点的改进构造形式,对梁柱节点和整体框架的抗震性能进行了试验和数值模拟研究;建立了自定心混凝土框架基于性能的抗震设计方法,基于弹塑性分析方法和概率分析方法对自定心混凝土框架的抗震性能进行了评估;进行了自定心混凝土框架的长期性能试验,并研究了自定心混凝土框架的时变抗震性能。

  第二篇(第12~20章)为自定心混凝土墙结构,针对墙体倾覆弯矩-墙顶侧移角和倾覆弯矩-墙底转角关系,推导了结构在各受力阶段的变形、位移和抗侧刚度等计算公式;对自定心混凝土抗震墙进行了低周反复加载试验和数值模拟研究;建立了自定心混凝土墙的抗震设计方法,对自定心混凝土抗震墙进行了地震易损性分析和生命周期成本分析;介绍了采用自定心混凝土抗震墙加固框架结构的工程应用,并对加固前后结构的抗震性能进行了评估。

  第三篇(第21~25章)为自定心混凝土桥墩结构,针对桥墩的顶点侧向力-侧向位移关系,分别基于精细模型和简化模型,推导了结构在各受力阶段的变形、位移和抗侧刚度的计算公式;对自定心混凝土桥墩在循环荷载下的抗震性能进行了试验和数值模拟研究;基于地震易损性分析方法,对自定心混凝土桥墩的抗震性能进行了评估。

  本文摘编自郭彤、宋良龙编著《自定心抗震结构体系:理论、试验、模拟与应用》一书,内容有删节,标题为编者所加。

  传统的抗震设计基于延性设计理念,结构通过自身的延性变形吸收地震能量,以避免结构倒塌,但残余变形较大,给震后修复带来困难,且直接和间接损失严重。通过后张无黏结预应力及附加耗能元件,以实现震后自动复位和主体结构无损的自定心抗震结构是近年来出现的新型结构体系,代表了土木工程结构未来的重要发展方向之一。本书是一部较为全面系统地介绍自定心抗震结构体系研究以及工程应用的专著,内容包括:自定心混凝土框架梁柱节点的理论研究、试验研究和数值模拟;自定心混凝土框架的抗震设计方法、振动台试验、长期性能试验和抗震性能评估;自定心混凝土墙的理论研究、试验研究、数值模拟、抗震设计方法、地震易损性研究和工程应用;自定心混凝土桥墩的理论研究、试验研究、数值模拟和地震易损性研究。本书适用于结构设计人员及高等院校土木工程专业教师、研究生。

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