基于随机IDA法的不同抗震设防烈度下RC框架结构的易损性分析

摘要

基于性能的抗震设计理论自二十世纪九十年代提出以来，得到了广泛关注，各国学者陆续开展了多方面的研究。传统的抗震思想是以保障人的生命安全为主要设防目标，而基于性能的抗震设计理论是以提高结构的抗震性能为目标，与此同时，能够预估建筑结构在可能发生的地震动作用下的破坏程度。钢筋混凝土(Reinforced Concrete，简称RC)框架结构作为城市多高层建筑的的一种基本体系，在世界范围内得到广泛应用。近些年来的很多次地震中，RC框架结构受损严重。在结构受到严重破坏的同时，处于结构内部的非结构构件亦遭受到不同程度的破坏。因此，开展基于性能的结构抗震研究具有重要的指导意义。
　　本文以一栋典型的五层框架结构为例，利用OpenSEES分别建立三个不同设防烈度下的五层三跨的RC框架结构，采用随机IDA(incremental dynamic analysis)法，深入研究了不同抗震设防烈度下RC框架结构的易损性。本文主要包括以下几个部分的内容:
　　(1)采用PKPM软件，设计一个典型的5层3跨的RC框架结构，然后利用有限元性软件OpenSEES建立7度设防、8度设防、9度设防下相应框架结构的有限元分析模型。
　　(2)采用随机IDA法进行不同设防烈度下RC框架结构的易损性分析，这里的“随机”体现在结构参数的随机性和地震动的随机性，同时考虑结构的随机性和地震动的随机性能够使得易损性的研究更具说服力。
　　(3)研究了不同设防烈度下RC框架结构的易损性，对比分析不同设防烈度下不同性能水准的超越概率。
　　(4)研究了不同设防烈度下RC框架结构在“特大地震”作用下的倒塌概率，对现行规范下结构的安全储备系数进行研究，给出“特大地震”作用下RC框架结构抗震的建议。
　　(5)简要介绍了16届世界地震工程大会上关于非结构构件的热点研究成果，主要包括:非结构填充墙的研究、非结构隔震减震技术的研究以及采用楼面反应谱法计算非结构抗震性能的研究。总结了非结构构件热点研究方向并给出了未来发展趋势的建议。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 选题背景及意义

1．1．1 选题背景

1．1．2 研究意义

1．2 RC框架结构的震害现象

1．3 基于性能的结构抗震设计理论

1．3．1 基于性能的结构抗震设计简述

1．3．2 基于性能的结构抗震设计的具体内容

1．4 结构地震易损性分析概述及国内外研究现状

1．4．1 结构易损性分析研究概述

1．4．2 国内外研究现状

1．5 本文研究内容

第二章 基于随机IDA法的地震易损性分析理论方法

2．1 引言

2．2 增量动力分析方法的基本理论和方法

2．2．1 增量动力分析方法的基本理论

2．2．2 地震动的选取

2．2．3 调幅方法

2．2．4 地震动强度指标及结构地震反应参数的选取

2．2．5 结构破坏极限状态的定义

2．2．6 IDA曲线的统计分析

2．3 结构地震易损性分析理论及公式推导

2．3．1 结构地震易损性的具体理论

2．3．2 结构地震易损性的公式推导

2．4 基于IDA法的结构地震易损性的基本步骤

2．5 本章小结

第三章 基于OpenSEES的不同设防烈度下RC框架结构有限元建模

3．1 引言

3．2 不同设防烈度下的RC框架结构模型设计

3．3 非线性有限元软件OpenSEES结构建模

3．3．1 OpenSEES简介

3．3．2 OpenSEES材料的本构关系

3．3．3 截面模型

3．3．4 单元模型

3．3．5 材料本构模型参数

3．4 本章小结

第四章 基于随机IDA法的不同设防烈度下RC框架结构的易损性分析

4．1 引言

4．2 随机IDA方法

4．2．1 基于OpenSEES的随机IDA法流程

4．2．2 拉丁超立方抽样

4．2．3 结构的不确定性

4．3 三种不同设防烈度下RC框架结构易损性分析

4．3．1 7度设防下RC框架结构易损性分析

4．3．2 8度设防下RC框架结构易损性分析

4．3．3 9度设防下RC框架结构易损性分析

4．3．4 “特大地震”作用下RC框架结构易损性分析

4．4 本章小结

第五章 非结构构件抗震热点研究初探

5．1 引言

5．2 非结构构件的易损性与可靠性

5．2．1 非结构构件的分类

5．2．2 非结构构件易损性计算方法

5．3 16WCEE非结构抗震热点研究综述

5．3．1 非结构填充墙相关研究

5．3．2 非结构系统隔震减震技术的相关研究

5．3．3 楼面反应谱法求解非结构构件抗震性能

5．4 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 本文主要结论

6．2 本文工作展望

参考文献

致谢

作者简介

攻读硕士期间发表的文章

攻读硕士期间参与的科研项目