基于能量耗散的钢筋混凝土框架结构损伤表征及其量化研究

发布时间：2020-06-09 13:48

【摘要】：钢筋混凝土框架结构布置灵活、造价低,近年来在我国应用广泛。然而,依据震害调查和分析研究表明,即使严格按照抗震规范设计的框架结构,在强震作用下结构进入弹塑性状态后,仅以单一的变形指标进行抗震设计,框架结构也可能发生不同程度的倒塌破坏。针对上述问题,本文总结了目前钢筋混凝土结构损伤理论基于材料层次、构件层次与结构层次的研究进展,并指出其存在脱节的问题:由材料损伤到构件损伤的组合形式;由构件损伤到整体损伤的组合问题。针对钢筋混凝土框架结构大震失效演化过程及地震损伤评估方法展开研究,分析了强震作用下结构整体性能的退化规律,建立能同时反映“位移首超破坏”与“累积损伤破坏”的整体损伤模型,实现RC框架结构倒塌破坏过程中整体损伤程度的定量描述,评估RC框架结构的抗震可靠性。研究结果表明:1、在模拟加载初期,钢筋混凝土框架结构的损伤主要是由于“位移首超”引起的弹塑性变形造成的,而“耗能累积破坏”对于结构损伤的影响相对较小;随着顶点水平位移的增大与加载循环次数的增加,由“耗能累积”引起的损伤所占的比例不断上升,累积耗能对结构损伤的贡献逐渐增大;2、本文建立的基于能量耗散原理的损伤模型能够较好的反映钢筋混凝土框架的实际损伤演化规律,在结构损伤初期损伤指数为0,克服了其他某些损伤指标在结构未产生损伤的线弹性阶段不为0的缺陷;而且因为能量耗散是不可逆的,因此该指标也符合损伤指标单调性的要求;并且该损伤模型上下界收敛,即结构发生整体倒塌破坏时,损伤指数D=1,且该模型计算简便,通用性强,受参数限制较少,能够更加方便的对结构损伤进行评估;3、钢筋混凝土框架结构在多遇地震或者罕遇地震作用下,结构的整体损伤在加载前期很小,结构处于“弹性工作阶段”,钢筋混凝土框架基本没有出现性能的退化;在加载中期,结构的整体损伤主要是由“位移首超破坏”引起的;当结构进入“弹塑性工作阶段”,结构整体损伤主要由“耗能累积破坏”引起,且在弹塑性阶段,结构整体损伤逐步趋于稳定,因此结构的抗震性能缓慢降低。
【图文】：

刚度退化的定义

地震作用前后基底剪力-顶点位移关系曲线
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU375.4;TU317

【参考文献】

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本文编号：2704775