半刚接钢框架内填RC墙结构的性态指标及地震易损性分析

发布时间：2017-07-29 00:02

  本文关键词：半刚接钢框架内填RC墙结构的性态指标及地震易损性分析

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【摘要】：半刚接钢框架内填RC墙(Partially-restrained Steel Frame with RC Infill Walls,简称PSRCW)是一种新型的组合结构,结合了钢框架和RC剪力墙两种结构各自的优点,除具有较高的水平承载力和抗侧刚度外,还具有良好的延性和耗能能力。目前,关于PSRCW结构的相关研究主要集中在结构的滞回性能、传力机理和破坏模式等方面,针对PSRCW结构的倒塌准则、性态指标和地震易损性等方面的研究尚未涉及。本文通过对已完成试验的统计分析,提出了PSRCW结构的倒塌准则和性态指标;基于弹塑性时程分析方法建立了我国高烈度地区此类结构的地震易损曲线;考虑材料、内填墙厚度以及节点刚度的变异性,并结合Pushover分析方法确定了PSRCW结构的超强,量化了PSRCW结构的延性折减系数、强度折减系数和倒塌储备能力系数。本文的研究成果可为完善PSRCW结构基于性态的抗震设计方法提供参考,具有重要的理论意义。主要研究工作如下:(1)对已完成的12榀PSRCW结构试件试验数据进行了统计分析,基于数理统计方法给出了PSRCW结构在开裂、显著屈服、峰值时的层间侧移比,以及PSRCW结构倒塌时的最大层间侧移比、层间累积侧移比、层间累积能量耗散系数等,并以PSRCW结构倒塌时的最大层间侧移比建立了PSRCW结构的倒塌判定准则;(2)结合我国现行抗震规范给出的地震水准,建立了以完全运行、运行、生命安全、接近倒塌和倒塌五级性态水平描述的PSRCW结构性态目标。利用修正的Park-Ang损伤模型,以层间侧移比对PSRCW结构的性态指标进行了量化;(3)利用OpenSees程序对半刚接钢框架及PSRCW结构的试验进行了模拟验证。并基于能力法设计了4个考虑层数影响的PSRCW结构基本算例,同时还考虑材料强度、节点刚度、内填墙厚度的变异性,利用Latin超立方抽样方法将其扩展为4组共计160个算例,并分别建立了宏观有限元模型;(4)基于弹塑性时程分析法建立了以地面峰值加速度(PGA)和谱加速度(SA)为地震动参数、以层间侧移比为结构地震需求响应的4组PSRCW结构的地震易损性曲线,并给出了PSRCW结构在不同地震水平下的超越概率;(5)基于Pushover分析量化了PSRCW结构在三种水平荷载分布模式作用下、考虑材料变异性的超强系数、延性折减系数、强度折减系数;(6)基于PSRCW结构在倒塌时的地震易损性分析结果,量化了其倒塌安全储备系数(CMR)。
【关键词】：半刚接钢框架 内填墙 倒塌准则 性态指标 易损性分析 超强 强度折减系数 倒塌安全储备系数
【学位授予单位】：苏州科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU398.2
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-13
• 第一章 绪论13-28
• 1.1 课题背景及研究意义13-14
• 1.2 钢框架内填RC墙结构的研究现状14-17
• 1.2.1 钢框架内填RC墙结构的试验研究14-16
• 1.2.2 钢框架内填RC墙结构的理论研究16-17
• 1.3 结构性态指标的研究现状17-18
• 1.4 地震易损性分析的研究现状18-20
• 1.5 结构超强、强度折减系数及倒塌储备能力系数的研究现状20-25
• 1.5.1 结构的超强20-22
• 1.5.2 结构强度折减系数22-24
• 1.5.3 结构的倒塌储备能力24-25
• 1.6 目前研究存在的不足和本文研究内容25-28
• 1.6.1 目前研究存在的不足25-26
• 1.6.2 本文的主要研究内容26-28
• 第二章 半刚接钢框架内填RC墙结构的倒塌准则28-37
• 2.1 已有的钢框架内填RC墙结构试验28-29
• 2.2 开裂、显著屈服、峰值时层间侧移比的统计分析29-31
• 2.2.1 首次开裂时的层间侧移比29
• 2.2.2 显著屈服时的层间侧移比29-31
• 2.2.3 峰值时的层间侧移比31
• 2.3 倒塌时试验数据的统计分析31-36
• 2.3.1 最大层间侧移比32-33
• 2.3.2 最大层间位移延性比33
• 2.3.3 层间累积侧移比33-34
• 2.3.4 层间累积位移延性比34-35
• 2.3.5 层间累积能量耗散系数35-36
• 2.4 本章小结36-37
• 第三章 半刚接钢框架内填RC墙结构的性态指标37-44
• 3.1 基于性态的抗震设计理论37-39
• 3.1.1 地震水平37-38
• 3.1.2 性态水平38
• 3.1.3 性态目标38-39
• 3.2 损伤模型39-40
• 3.2.1 结构性态水平与损伤指数的关系39
• 3.2.2 损伤模型的选择39-40
• 3.3 PSRCW结构性态指标的确定方法40-43
• 3.3.1 PSRCW结构性态指标的计算步骤40-41
• 3.3.2 PSRCW结构在不同损伤状态下的层间侧移比41-43
• 3.3.3 PSRCW结构的性态指标43
• 3.4 本章小结43-44
• 第四章 半刚接钢框架内填RC墙结构的有限元模型验证44-59
• 4.1 OpenSees有限元程序44-50
• 4.1.1 OpenSees & Navigator简介44
• 4.1.2 材料的本构关系44-49
• 4.1.3 纤维模型49
• 4.1.4 单元类型49-50
• 4.2 半刚接钢框架的有限元验证50-52
• 4.2.1 S3-A四角钢节点钢框架的试验概况50-51
• 4.2.2 S3-A四角钢节点钢框架的材料参数及有限元模型51-52
• 4.2.3 S3-A四角钢节点钢框架的数值模拟结果分析52
• 4.3 PSRCW结构的有限元验证52-58
• 4.3.1 PSRCW结构的组合斜压板带模型53
• 4.3.2 PSRCW-1 试件的有限元模型53-57
• 4.3.3 PSRCW-1 试件的数值模拟结果分析57-58
• 4.4 本章小结58-59
• 第五章 半刚接钢框内填RC墙结构的算例设计59-67
• 5.1 基本算例设计59-65
• 5.1.1 设计概况59-60
• 5.1.2 荷载计算60-62
• 5.1.3 水平地震作用62-65
• 5.2 PSRCW结构算例扩展及有限元模型65-66
• 5.2.1 材料力学性能及结构几何尺寸的随机性65-66
• 5.2.2 PSRCW结构有限元模型的建立66
• 5.3 本章小结66-67
• 第六章 半刚接钢框架内填RC墙结构的地震易损性分析67-78
• 6.1 地震易损性分析方法67-70
• 6.1.1 地震易损性分析的概率分布函数67-68
• 6.1.2 地震波的选取68
• 6.1.3 弹塑性时程分析结果68-70
• 6.2 PSRCW结构的地震易损性分析70-77
• 6.2.1 PSRCW结构的需求概率分析70-71
• 6.2.2 PSRCW结构的地震易损性曲线71-75
• 6.2.3 层数对PSRCW结构地震易损性的影响75-76
• 6.2.4 设防烈度对PSRCW结构地震易损性的影响76-77
• 6.3 本章小结77-78
• 第七章 半刚接钢框架内填RC墙结构的R_?、R及CMR78-111
• 7.1 PSRCW结构R_?、R_μ 及R的确定方法78-80
• 7.2 PSRCW结构的能力曲线80-83
• 7.2.1 Pushover分析方法80
• 7.2.2 水平力分布模式80-81
• 7.2.3 PSRCW结构的能力曲线81-83
• 7.3 PSRCW结构R_? 的确定83-89
• 7.3.1 PSRCW结构的R?值83-87
• 7.3.2 层数对PSRCW超强的影响87-88
• 7.3.3 设防烈度对PSRCW超强的影响88-89
• 7.4 PSRCW结构Rμ 的确定89-98
• 7.4.1 PSRCW结构Rμ的值89-96
• 7.4.2 层数对PSRCW延性折减系数的影响96-97
• 7.4.3 设防烈度对PSRCW延性折减系数的影响97-98
• 7.5 PSRCW结构R的确定98-107
• 7.5.1 PSRCW结构R的值98-105
• 7.5.2 层数对PSRCW强度折减系数的影响105-106
• 7.5.3 设防烈度对PSRCW强度折减系数的影响106-107
• 7.6 PSRCW结构CMR的确定107-110
• 7.6.1 CMR的定义及确定方法107-108
• 7.6.2 基于地震易损性分析的PSRCW结构的CMR108-110
• 7.7 本章小结110-111
• 第八章 结论与展望111-113
• 8.1 主要结论111-112
• 8.2 展望112-113
• 参考文献113-122
• 致谢122-123
• 作者简介123
• 攻读硕士学位期间发表的论文123

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本文编号：586569