基于IDA的高层钢-混凝土混合结构地震易损性分析

发布时间：2020-07-24 06:34

【摘要】：近十几年来,高层、超高层建筑大量涌现。钢-混凝土混合结构作为城市高层建筑的一种基本结构体系,震害资料较少,关于此类结构的易损性分析受到学者广泛关注。本文通过对混合结构进行基于IDA的地震易损性分析,考察其在不同等级地震水平下的抗震能力和发生破坏的概率,为混合结构的抗震设计提供一些参考依据。(1)选取地面峰值加速度PGA、地面峰值速度PGV、结构第一周期对应的谱加速度Sa为地震动强度指标,选择最大层间位移角θMAX为结构性能指标,选择八条Ⅱ类场地的地震波,选取30层钢-混凝土混合结构为研究对象,采用SAP2000 V19建立模型,经过180余次弹塑性动力时程分析,通过分位数曲线法和条件对数标准差两种方法对比分析三个参数的有效性,结果表明:以PGA作为地震动强度指标得到的IDA曲线离散性更加准确,更能有效的评价该类结构的抗震性能。(2)采用半概率分析方法计算结构的易损性曲线和矩阵,分析数据表明:此结构在8度小震作用下超越正常使用极限状态的概率为12.51%,其他四个极限状态的超越概率为0;在8度中震作用下超越基本可使用的极限状态概率为82.53%,有3.22%的概率达到修复后使用的极限状态,此种情况下不会危害生命;在8度大震作用下超越生命安全极限状态的概率为8.73%,接近倒塌的概率仅为0.01%,具有良好的抗震性能。(3)改变场地类别为Ⅲ类,再次经过180余次弹塑性动力时程分析,对比Ⅱ类、Ⅲ类场地条件下结构易损性曲线的变化,结果表明:场地土类别由Ⅱ类变化到Ⅲ类,该类结构的最大层间位移角显著增大,Ⅲ类场地整体上更容易超越Ⅱ类场地的各个极限状态,其中8度小震作用下超越正常使用的概率值由12.51%增加到63.97%;8度中震作用下超越基本可使用极限状态的的概率由82.53%增加到94.48%;8度大震作用下超越生命安全极限状态的概率由8.73%增加到15%,表明软弱场地土对地震动有较明显的放大作用,使得地震作用效应更显著。
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU973.2
【图文】：

应力图,壳单元,应力,模型

图 2.4 分层壳单元模型和应力表示 2.2 和表 2.3 给出了剪力墙的基本属性（墙厚、墙体配筋、材料属性等），就可以定义剪力墙分层壳单元，具体步骤如下：1）定义混凝土、钢筋的非线性属性，如本构关系曲线；2）定义混凝土层、钢筋层的一些基本信息，包括层厚度、积分点数、建模以及材料的非线性行为等，也可根据软件的快速定义分层壳单元进行钢筋的划分，但需要注意的是要根据实际情况进行非线性行为的调整；3）根据定义的分层壳单元绘制剪力墙。 SAP2000 中，分层壳的定义对计算资源的占用十分大，而如何定义分层间产生十分巨大的影响，对于高层、超高层建筑，主要抓住剪力墙压弯弹对于剪切非线性行为通过水平钢筋或箍筋来保证，尽量不发生剪切破坏依据实体模型的一些特性正确地简化剪力墙，将“实际”的转化为“实用”的这样不仅可以加快运算速度，还可以保证计算的精度。型钢混凝土构件塑性铰属性的确定

曲线,梁铰,型钢混凝土,构件

图 2.5 型钢混凝土构件梁铰M 曲线下面的公式来确定：u yp uuM Ml ZM 别为极限状态和屈服状态时的截面弯矩值；。 M θ曲线的每一折线点分析其 N M关系曲中的屈服点分析其 N M关系曲线。配置十混凝土组合结构技术规程》( JGJ138 2001)，正截面承载力存在如下关系：2M AN BN C 0 cMMbh f NN

曲线,型钢混凝土柱,塑性铰,相关关系

16（d）中柱 Z2 C40图 2.7 型钢混凝土柱塑性铰相关关系曲线2.4.3 有限元模型的建立本文使用SAP2000 V19建立有限元模型，其中梁、柱选用三维框架单元，本文

【参考文献】