基于多指标体系RC框架结构破坏模式研究

发布时间：2017-08-13 16:29

  本文关键词：基于多指标体系RC框架结构破坏模式研究

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【摘要】：强震作用下,建筑结构允许某些部位的损伤来保证结构整体的安全性。如何控制结构的“破坏模式”是实现预期抗震设防目标的关键。国内外尚没有一套系统简便的评价体系可以对结构地震破坏模式进行系统评价,合理的损伤评判标准应综合考虑经济性、震后修复性、安全性和适用性等因素。强柱弱梁系数是影响结构破坏模式的关键参数,2010抗震规范提高强柱弱梁系数,基于现有研究和实际震害现象表明仍有不少柱铰产生。为此,不少学者提倡强柱弱梁系数仍需要进一步提高,“加强-加强-再加强”的惯性思路是自然有助于梁铰机制的形成,但却需要付出更大的经济代价。因此,有必要用合理的破坏模式评价体系对强柱弱梁系数进行评价,在建筑经济和结构安全之间找到一个平衡,以此出为合理的强柱弱梁系数提供参考。论文以不同强柱弱梁系数的钢筋混凝土框架结构为研究对象,从结构地震破坏模式的经济性评价、安全性评价、合理性评价和简化计算方法等方面展开了深入的研究。论文的主要研究工作和成果如下:(1)提出了RC框架结构地震破坏模式多指标评价体系,从经济性和安全性两个角度综合评价结构地震破坏模式的合理性,经济性涉及修建成本和震后可修复度,安全性以结构的抗倒塌概率为基础;(2)对比了罕遇地震作用下,不同强柱弱系数结构的反应规律。得到结论:强柱弱梁系数取值越大的结构其地震反应越小,抗震性能越好。随着强柱弱梁系数取值的增大,结构层损伤有减小的趋势,且结构损伤分布越来越均匀,可以有效地避免“局部损伤机制”,“强柱弱梁”式破坏模式越来越明显。(3)基于Park-Ang双参数损伤模型,对比了不同强柱弱系数对经济指标的影响规律。得到结论:强柱弱梁系数取值增大,结构的修复费用率、修复时间率和修复难度系数都在逐渐降低,但降低幅度呈现出衰减趋势;结构的经济指标随着强柱弱梁系数的增大逐渐提高,经济性越来越差,增大幅度呈现出递增趋势;(4)基于IDA的地震易损性分析,对比了不同强柱弱系数对安全指标的影响规律,得到结论:增大强柱弱梁系数对结构的贡献主要体现在塑性阶段,而且地震动强度越大,贡献越明显;强柱弱梁系数的增大,可以明显降低RC框架结构破坏模式安全指标,安全性越来越好,但该降低趋势逐渐衰减;(5)基于结构地震破坏模式合理性多指标体系,根据建筑设计使用年限和结构抗震设防标准,对8度0.2g区二级框架强柱弱梁系数取值给出了初步建议;探究了RC框架结构地震破坏模式合理性简化评价方法,并通过算例分析验证了该简化计算方法的有效性。
【关键词】：RC框架结构 破坏模式 强柱弱梁系数 经济性 安全性
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU375.4
【目录】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-14
• 主要符号14-15
• 1 绪论15-24
• 1.1 课题背景与研究意义15-16
• 1.2 RC框架结构地震破坏模式的研究现状16-19
• 1.2.1 破坏模式影响因素研究现状16-17
• 1.2.2 破坏模式评价方法研究现状17-19
• 1.3 强柱弱梁系数研究现状19-22
• 1.3.1“强柱弱梁“研究现状19-20
• 1.3.2 强柱弱梁系数取值研究现状20-22
• 1.4 本文的研究内容和章节安排22-24
• 1.4.1 主要研究内容22-23
• 1.4.2 章节安排23-24
• 2 RC框架地震破坏模式合理性多指标评价体系24-47
• 2.1 结构地震破坏模式的经济性评价25-29
• 2.1.1 修建成本评价25-26
• 2.1.2 可修复度评价26-28
• 2.1.3 综合考虑修建成本和可修复度的经济性评价28-29
• 2.2 结构地震破坏模式的安全性评价29-30
• 2.3 结构地震破坏模式的合理性评价30-32
• 2.4 框架算例设计32-35
• 2.4.1 算例概况32-34
• 2.4.2 算例截面及配筋信息34-35
• 2.5 PERFORM-3D动力非线性分析35-42
• 2.5.1 质量源36-37
• 2.5.2 材料本构37-41
• 2.5.3 截面构成与构件组装41-42
• 2.6 地震波的选取与调整42-44
• 2.6.1 地震波的选取42-44
• 2.6.2 地震波峰值调整44
• 2.7 本章小结44-47
• 3 强柱弱梁系数对经济性指标的影响研究47-69
• 3.1 Park-Ang损伤模型的选取及计算方法47-49
• 3.2 算例结构罕遇地震下的反应49-58
• 3.2.1 顶点位移反应规律49-51
• 3.2.2 层间位移角分布规律51-52
• 3.2.3 损伤分布规律52-55
• 3.2.4 滞回耗能分布规律55-58
• 3.3 算例结构经济性评价58-66
• 3.3.1 算例修建成本评价研究58-59
• 3.3.2 算例可修复度评价研究59-65
• 3.3.3 算例经济性评价研究65-66
• 3.4 本章小结66-69
• 4 强柱弱梁系数对安全性指标的影响研究69-83
• 4.1 基于IDA的地震易损性分析69-74
• 4.1.1 IDA方法的基本原理69-72
• 4.1.2 结构地震易损性的基本原理72-74
• 4.1.3 基于IDA方法的结构易损性分析的步骤74
• 4.2 算例结构安全性评价74-81
• 4.2.1 算例的地震易损性分析74-79
• 4.2.2 结果分析79-81
• 4.3 本章小结81-83
• 5 基于多指标体系强柱弱梁系数取值研究83-97
• 5.1 基于多指标体系强柱弱梁系数取值研究83-85
• 5.1.1 根据建筑设计使用年限加权83-84
• 5.1.2 根据抗震设防标准加权84-85
• 5.2 RC框架结构地震破坏模式合理性简化评价方法85-95
• 5.2.1 各指标简化方法85-89
• 5.2.2 验算算例设计89-92
• 5.2.3 算例验算分析与适用性研究92-95
• 5.3 本章小结95-97
• 6 结论与展望97-99
• 6.1 本文主要工作与结论97-98
• 6.2 本文创新之处98
• 6.3 展望98-99
• 致谢99-101
• 参考文献101-105
• 附录105-125
• A.算例模型各构件的损伤指数105-109
• B.算例模型各构件的修复费用率(CRCR)109-113
• C.算例模型各构件的修复时间率(CRTR)113-117
• D.算例模型各层的修复难度系数(SRDI)117-119
• E.本文IDA所选用的地震波波形图119-125
• F.作者在攻读学位期间参与的科研项目125

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本文编号：668255