基于能量方法设计的RC框架结构易损性分析

发布时间：2020-03-26 00:46

【摘要】：在框架结构设计中,“强柱弱梁”为设计延性框架、提高框架结构耗能能力的基本措施之一。但已有震害调查中很少看到规范中要求的“强柱弱梁”型破坏。因此,本文以“强柱弱梁”屈服机制作为钢筋混凝土框架结构(RC框架结构)失效模式,采用能量方法对其抗震设计,在考虑地震动随机性对地震易损性分析影响的基础上对其进行基于增量动力分析法(简称IDA方法)的易损性分析,主要内容与成果如下:(1)根据RC框架结构失效模式,基于能量平衡基本原理,提出了 RC框架结构基于能量方法的抗震设计流程。(2)建立了 RC框架结构在不同地震水平下结构的易损性方程,预测RC框架结构在不同地震水平下发生各级破坏的概率,同时分析了 RC框架结构在不同地震动作用下能量反应规律与非线性时程反应,验证此方法的合理性。(3)在考虑地震动随机性的基础上,利用Perform 3D有限元分析软件分别对基于能量方法设计的RC框架结构与规范设计的RC框架结构进行增量动力分析(IDA分析)得到RC框架结构的地震易损性曲线、破坏状态概率曲线以及结构破坏概率矩阵。分析结果表明:基于能量方法设计的RC框架结构具有较强的抗倒塌能力,可以满足“小震不坏、中震可修、大震不倒”的性能要求。(4)分析比较了两种方法设计的RC框架结构梁柱构件弹塑性耗能及在罕遇地震下结构出铰率,结果表明:基于能量方法的抗震设计能充分发挥梁构件在整体结构耗能的优势,更易形成塑性铰而耗散地震输入的能量,从而实现“强柱弱梁”的破坏模式。
【图文】：

框架结构,强震,框架结构

逦第一章绪论逡逑计，满足运行控制极限状态要求，初步确定结构的最低强度与刚度。然后进行二次设计，按照罕逡逑遇地震设防水准迸行非线性分析，定量地评估结构和构件的性能目标，图１．１给出了基于性能抗逡逑震设计方法的大致流程图。逡逑地面运动特性逡逑逦±逦邋逦Ｙ逦逡逑弹性设计谱逦大地震地震动逡逑逦邋逦＾逦逡逑线性模型邋逦＞邋荷载组合逡逑逦逦逦小逡逑刚度特性逦一＞逦非线性模型逡逑逦邋逦ｙ逦逦逦＾逦逡逑设防水准逦一＞邋应力比逦曲率延性逦应力比逡逑逦ｙ逦逦逦逦逡逑截面强度设计逦变形控制构件逦层间位移角逡逑ｉ逦逦ｉ逦逡逑强度控制构件逦整体能力需求比逡逑图１．１基于性能抗震设计方法流程图逡逑我国现行抗震设计规范提出“小震不坏、中震可修、大震不倒”的三水准设防目标与两阶段设逡逑计方法，但大量震灾调查情况表明：ＲＣ框架结构并没有达到设防目标，高烈度区大量ＲＣ框架逡逑结构发生倒塌，如图１．２所示，这值得抗震工作人员审视与反思。逡逑＿＿幽逡逑（ａ）框架结构整体垮塌逦（ｂ）框架结构底部破坏逦（ｃ）框架结构局部垮塌逡逑图１．２强震下ＲＣ框架结构倒塌破坏逡逑ＲＣ框架结构的抗倒塌能力与其失效模式密切相关，国内外大量研宄表明：“强柱弱梁”型屈逡逑服机制是ＲＣ框架结构抗震设计较为理想的屈服机制［３］。这点在我国现行抗震设计规范中有相应逡逑体现与要求，但在实际地震中“强柱弱梁”的屈服机制并没有实现，框架柱破坏明显比框架梁严重，逡逑－２－逡逑

破坏形式,框架结构

逦第一章绪论逡逑计，满足运行控制极限状态要求，初步确定结构的最低强度与刚度。然后进行二次设计，，按照罕逡逑遇地震设防水准迸行非线性分析，定量地评估结构和构件的性能目标，图１．１给出了基于性能抗逡逑震设计方法的大致流程图。逡逑地面运动特性逡逑逦±逦邋逦Ｙ逦逡逑弹性设计谱逦大地震地震动逡逑逦邋逦＾逦逡逑线性模型邋逦＞邋荷载组合逡逑逦逦逦小逡逑刚度特性逦一＞逦非线性模型逡逑逦邋逦ｙ逦逦逦＾逦逡逑设防水准逦一＞邋应力比逦曲率延性逦应力比逡逑逦ｙ逦逦逦逦逡逑截面强度设计逦变形控制构件逦层间位移角逡逑ｉ逦逦ｉ逦逡逑强度控制构件逦整体能力需求比逡逑图１．１基于性能抗震设计方法流程图逡逑我国现行抗震设计规范提出“小震不坏、中震可修、大震不倒”的三水准设防目标与两阶段设逡逑计方法，但大量震灾调查情况表明：ＲＣ框架结构并没有达到设防目标，高烈度区大量ＲＣ框架逡逑结构发生倒塌，如图１．２所示，这值得抗震工作人员审视与反思。逡逑＿＿幽逡逑（ａ）框架结构整体垮塌逦（ｂ）框架结构底部破坏逦（ｃ）框架结构局部垮塌逡逑图１．２强震下ＲＣ框架结构倒塌破坏逡逑ＲＣ框架结构的抗倒塌能力与其失效模式密切相关，国内外大量研宄表明：“强柱弱梁”型屈逡逑服机制是ＲＣ框架结构抗震设计较为理想的屈服机制［３］。这点在我国现行抗震设计规范中有相应逡逑体现与要求，但在实际地震中“强柱弱梁”的屈服机制并没有实现，框架柱破坏明显比框架梁严重，逡逑－２－逡逑
【学位授予单位】：宁夏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU375.4;TU312.3

【参考文献】