基于模态增量动力分析的钢筋混凝土框架结构抗震性能评估

摘要

性能化的抗震设计（Performance-based Earthquake Engineering,PBEE）中，增量动力分析（Incremental Dynamic Analysis,IDA）被认为是评估结构地震响应和倒塌破坏较为准确的方法，通过对结构进行一系列地震动作用下多重非线性动力计算，可较准确的描述结构在线性、非线性和最终动力失稳发生倒塌的损伤和破坏状况。作为一种评估结构地震作用下性态反应的有力工具，IDA分析方法的准确性、可靠性和有效性是毋庸置疑的。然而IDA方法由于建模困难、分析复杂、计算耗时、数据后处理繁琐，在实际工程应用中不宜推广。国内外众多学者针对这个问题展开了大量的研究，但其中既能够保证计算精度，又能有效解决IDA分析自身缺陷的相关方法并不普遍。
　　基于上述原因，本文将基于模态推覆分析（Modal Pushover Analysis,MPA）对IDA分析方法进行修正，提出一种简化的IDA分析方法，即模态增量动力分析方法（Modal Incremental Dynamic Analysis,MIDA），并在混凝土框架结构抗倒塌性能评估中与传统的IDA方法作对比，验证MIDA分析结果的有效性与可靠性。本文的主要内容如下：
　　（1）探讨RC框架结构在地震作用，尤其是大震作用下的倒塌破坏机理，对结构的倒塌破坏模式和倒塌破坏准则进行了阐述，并对 RC框架结构的抗整体性倒塌评估方法进行了介绍；
　　（2）详细说明IDA分析的基本原理和具体的操作步骤，针对IDA分析过程中涉及的地震动记录选取原则和各类参数的选择办法进行了具体的解释。建立5层、8层和11层的RC框架结构并分别进行IDA分析，同时根据计算结果对其抗倒塌能力进行评估。
　　（3）以11层RC框架结构为例，研究MIDA方法的有效性。对比IDA方法和MIDA方法在地震动记录下的最大层间侧移角、最大位移和结构倒塌易损性曲线分析结果，并对MIDA方法产生的误差进行讨论。
　　数值模拟结果表明，MIDA方法在抗震性能评估上具有较高的精度。该方法对结构从线弹性阶段到整体性倒塌全部过程的分析可靠有效。而且在与IDA方法的对比中，MIDA方法考虑的高阶振型贡献越多，其结果的误差就越小。综上所述，在保证分析精度的前提下，MIDA方法有效的提高了计算效率，简化了计算过程，具有更好的应用价值和实际意义。

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第1章 绪 论

1.1 研究背景及研究意义

1.2 基于性能的抗震设计研究

1.3国内外有关增量动力分析方法的研究

1.4本文的主要研究内容

第2章 RC框架结构抗地震倒塌理论及评估方法

2.1引言

2.2结构倒塌的定义和分类

2.3 RC框架结构抗地震倒塌破坏准则

2.4 RC框架结构抗整体性倒塌的评估方法

2.5 本章小结

第3章 RC框架结构的IDA数值分析

3.1 前言

3.2 IDA分析的理论基础

3.3 IDA方法中的各项参数

3.4 RC框架结构分析模型的确定

3.5 RC框架结构IDA分析

3.6 本章小结

第4章 IDA分析的简化方法—模态增量动力分析

4.1 引言

4.2模态增量动力分析（MIDA）的基本原理

4.3模态增量动力分析（MIDA）的基本步骤

4.4 RC框架结构的模态增量动力分析

4.5 MIDA抗整体性倒塌能力评估

4.6对MIDA方法误差的讨论

4.7 本章小结

结论和展望

结论

展望

参考文献

致谢

附录A:攻读硕士学位期间所发表的学术论文