考虑剪切效应的大震下RC框架结构抗整体倒塌能力评估

摘要

地震是一种破坏性极强的自然灾害，其释放的能量往往给建筑物带来剧烈的、甚至灾难性的破坏。在地震作用下，建筑结构的倒塌，往往会带来大量的人员伤亡和财产损失，比如我国近年发生的汶川地震、玉树地震等都带来了巨大的损失。强度和刚度的退化、剪切效应以及地震动强度是造成建筑物倒塌的主要原因。如何预防大震作用下建筑物的倒塌是目前工程界亟需思考的一项课题，而准确评估结构在大震或特大地震作用下的抗整体倒塌能力又是其中最关键的科学问题之一。
　　本文介绍了对结构抗倒塌能力进行评估所必须的非线性时程分析，重点介绍了非线性时程分析理论以及动力方程的建立和求解方法，也对OpenSees非线性分析软件平台做了详细的介绍。
　　最后利用OpenSees有限元分析软件，对一五层三跨钢筋混凝土框架结构进行有限元建模分析，在考虑剪切效应的前提下，通过建立有限元纤维模型，取其中的一榀RC平面框架进行了模态分析，动力非线性时程分析、静力推覆分析和增量动力分析，模态分析获取了其前12阶振型周期和振型，求出了阻尼，在进行动力非线性时程分析时，选取了三条地震波，得到了楼层位移曲线和层间位移角曲线，静力推覆分析得到了基底剪力-位移曲线。最后根据ATC-63选取地震动记录的原则，选取了24条地震动记录，进行增量动力分析，得到框架结构的抗倒塌概率曲线，据此对框架结构的抗整体倒塌能力进行了评估。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 建筑结构抗地震倒塌模式和抗倒塌研究发展历程

1．2．1 建筑结构倒塌模式的分类

1．2．2 建筑结构抗连续倒塌的发展及研究现状

1．2．3 建筑结构抗整体倒塌的发展及研究现状

1．3 RC结构抗倒塌研究非线性分析方法及评价方法

1．3．1 RC框架结构抗倒塌非线性分析方法

1．3．2 RC框架结构抗倒塌非线性评价方法

1．4 研究工作主要内容

第2章 考虑剪切效应的RC框架结构的模型分析研究现状

2．1 前言

2．2 考虑剪切效应的单元模型

2．2．1 考虑剪切效应的板壳单元模型

2．2．2 考虑剪切效应的纤维单元模型

2．2．3 OpenSees中考虑剪切效应的纤维单元模型介绍

2．3 总结

第3章 非线性时程分析理论与OpenSees软件分析平台

3．1 前言

3．2 地震波的选取原则及方法

3．2．1 地震波的选取原则

3．2．2 典型强震记录的三种选择方法

3．2．3 地震波其他参数的确定

3．2．4 结构阻尼系数的计算

3．3 非线性动力时程分析方程的建立与求解方法

3．3．1 非线性动力时程分析方程的建立

3．3．2 非线性动力时程分析方程的求解方法

3．4 OpenSees计算分析平台

3．4．1 OpenSees的分析组织结构

3．4．2 OpenSees中的材料本构关系

3．5 小结

第4章 RC框架结构抗倒塌理论与评估方法

4．1 前言

4．2 退化特性

4．2．1 基于集中塑性铰模型的强度和刚度退化

4．2．2 基于材料本构关系模型的强度和刚度退化

4．3 静力推覆分析和增量动力分析及结构抗倒塌能力评估方法

4．3．1 静力推覆分析

4．3．2 增量动力分析

4．3．3 结构抗倒塌能力评估方法

4．4 小结

第5章 评估RC框架结构的抗整体性倒塌能力

5．1 前言

5．2 数值分析模型

5．3 本文所选取的地震波

5．4 RC框架结构抗整体倒塌分析计算与抗倒塌能力评估

5．4．1 多层RC框架结构抗倒塌分析计算

5．4．2 RC框架结构抗整体倒塌能力评估

5．5 本章小结

结论与展望

主要结论

展望

参考文献

致谢

附录A