基于两次POA的钢筋混凝土框架整体损伤分析模型

摘要

结构抗震性能的优劣，强烈地依赖其能量吸收能力和弹塑性变形能力，而这些能力的实现是以结构的损伤为代价的。结构地震破坏形式主要归为两类：(1)首次超越破坏；(2)累积损伤破坏。破坏是由荷载幅值和循环加载效应的联合作用引起这一事实，较好地解释了地震动三要素对结构破坏的影响。因此，一个合理的评估建筑结构地震破坏程度的模型应该体现钢筋混凝土结构这种对损伤累积比较敏感的结构在“多次重复”型地震下，反映出体现累积损伤特点的破坏规律。 关于钢筋混凝土损伤理论的研究主要集中在材料层次、构件层次和结构层次，但是现有的损伤变量存在着脱节问题：由材料损伤到构件损伤是一个很难考虑的组合，涉及的因素过多；由构件损伤到整体损伤的一个组合过程是否合理，也是评价损伤变量合理性的另一个标准。基于地震损伤性能的设计方法考虑了地震作用下结构的变形和累积耗能，并将性能量化为损伤指数，形成直观的损伤性能目标矩阵。 POA分析是一种结构非线性地震响应的简化方法。针对材料、构件和结构层次的损伤模型存在着脱节问题，本文介绍了基于两次POA分析的整体损伤模型，通过结构受损前后等效刚度的衰减来综合考虑结构刚度、强度和延性的退化，并通过算例来验证该模型。 本文的主要内容如下： 1.系统地总结当前钢筋混凝土损伤理论在基于材料、构件和结构层次的研究进展及其评价； 2.通过杆系模型对结构输入实际地震动，分析结构在地震作用下能量耗散过程以及结构损伤的发展过程，并讨论结构损伤和地震动三要素(主要是加速度和持时)的关系。 3)分析由构件损伤指数到结构整体损伤指数的组合问题，及其由不同的加权系数选择造成结构整体损伤指数的差异； 4.通过基于两次推倒分析的结构整体刚度退化损伤模型，选取结构的等效刚度退化来定义结构的整体损伤模型，并同加权法进行比较； 5.通过按照规范设计的框架结构，按照基于损伤性能的设计理论进行抗震损伤设计校核。

目录

文摘

英文文摘

1绪论

1.1结构抗震设计理论的发展

1.1.1抗震设计发展的三个阶段

1.1.2我国的抗震设计理论

1.1.3基于结构性能的抗震设计理论

1.2结构损伤理论的发展

1.2.1结构地震破坏准则

1.2.2结构损伤理论的研究

1.3本文的研究目的内容

2钢筋混凝土结构的损伤研究

2.1损伤的基本概念

2.2钢筋混凝土的地震损伤研究

2.2.1材料层次的损伤研究

2.2.2构件层次的地震损伤研究

2.2.3结构层次的损伤研究

2.3基于地震损伤性能目标的抗震设计理论

2.3.1震害等级与损伤指数范围

2.3.2地震损伤性能目标

3基于两次推倒分析的地震损伤模型

3.1 POA(PushoverAnalysis)方法

3.1.1 POA方法的步骤

3.1.2 POA方法的理论及公式推导

3.1.3 POA方法的水平荷载模式和目标位移

3.2基于两次POA的地震损伤模型

3.2.1模型的提出

3.2.2模型的优缺点

3.2.3改进的基于两次推倒分析的地震损伤模型

3.2.4等效刚度的求解

3.2.5基于两次POA的地震损伤评估

4结构弹塑性分析及其计算程序编制原理

4.1结构弹塑性分析方法综述

4.1.2结构弹塑性分析程序

4.1.2结构弹塑性分析作用

4.1.3结构弹塑性分析面临的问题

4.2 SAP2000 nonlinear简介

4.3 IDARC简介

4.3.1屈服渗透模型

4.3.2构件单元刚度计算

4.3.3考虑刚域的单元刚度矩阵

4.3.4骨架线的计算

4.3.5极限变形能力的确定

4.3.6滞回规律

4.4非线性动力分析

5钢筋混凝土框架结构损伤分析实例

5.1计算准备

5.1.1材料强度、荷载、有效板宽的取值

5.1.2地震波的选择

5.2本文分析的结构和选取的地震动

5.3结构地震损伤分析

5.3.1结构的非线性地震反应分析

5.3.2滞回耗能沿楼层的分布

5.3.3结构损伤与地震动持时的关系

5.3.4结构损伤与地震动加速度的关系

5.4结构整体损伤加权系数的讨论

5.5基于两次POA的结构整体损伤分析算例

5.6基于地震损伤性能的设计校核算例

6结论

致谢

参考文献