基于耗能特性的RC框架结构破坏模式合理性评价

摘要

在汶川地震中，RC框架结构的震害呈现出柱端出铰而梁端很少出铰的显著特点，这显然与我国抗震设计规范所引导的破坏模式相矛盾。破坏模式是影响结构耗能能力的重要因素，合理的破坏模式应该具有较好的耗能能力，评价RC框架结构破坏模式的耗能特性是本文的主要研究目的。本文完成的主要工作有：
　　 ①通过与动力时程分析方法的比较，本文对两种应用较为广泛的滞回耗能简化计算方法的精度和适用性进行了分析；
　　 ②结合国内外抗震设计规范倡导形成的破坏模式和震害现象，构建了五类共计14种RC框架结构破坏模式，对每种破坏模式的耗能特性进行了研究；
　　 ③为评价破坏模式的耗能能力和耗能储备，利用静力非线性分析手段，提出了耗能能力系数作为耗能指标并对五类破坏模式进行了综合评价。
　　 通过研究分析，得到了以下结论：
　　 ①当结构遭受罕遇地震作用时，方法一的等效结果满足精度要求，而随着地震动强度的增大，其精度越来越差。方法二的等效结果具有较好的精度和适用性。一般对结构考虑两阶振型等效即能取得较为满意的结果，对于高层结构，建议适当增加振型数量。
　　 ②在梁柱铰破坏模式中，梁为结构的主要耗能构件，底层柱也是主要的耗能构件之一，底部几层为主要的耗能层。随着地震动强度的增大，柱和上部楼层耗散的滞回耗能比例有增加的趋势。
　　 ③梁铰破坏模式不仅具有较好的延性变形能力和强度，还具有较好的耗能能力和耗能储备空间，是一种合理的破坏模式。在梁铰模式的基础上，底层柱底端全部出铰，结构的滞回耗能与梁铰模式相当，然而其延性变形能力、强度以及耗能能力均有较大幅度下降。
　　 ④“梁端+中柱端”模式与梁铰模式具有较为相似的地震反应(滞回耗能值、耗能能力、延性变形能力等)，在梁铰模式的基础上允许中柱端出铰对结构的耗能能力及延性等均未有明显影响，可认为是一种合理的破坏模式。
　　 ⑤随着地震动强度的增大，柱铰机制耗能好于梁铰及梁柱混合铰机制，然而柱铰机制的延性变形能力和耗能储备均较差。
　　 ⑥耗能能力系数可较好地反映结构的耗能能力和耗能储备，是个可行的耗能指标。