地震作用下钢筋混凝土框架结构损伤参数及损伤程度的研究

摘要

近年来,结构损伤在承载力设计、抗震加固以及抗震评估中越来越受到人们的关注。结构的损伤不但会影响其使用性能和结构的安全储备,甚至会突然倒塌以致破坏,且不同的损伤类型及损伤程度将直接影响到加固方案的确定。目前针对地震作用下钢筋混凝土框架中的柱构件损伤程度研究较多,而对于整体钢筋混凝土框架损伤程度的研究比较少。本文结合河南省重点科技攻关项目(092102310036),基于钢筋混凝土框架模拟地震作用下的试验及有限元分析,对整体框架结构在地震作用下的损伤参数及损伤程度计算方法进行了研究,主要内容如下:
　　 基于本课题组对钢筋混凝土框架结构在低周反复水平荷载下的试验,分析研究得出了单层单跨钢筋混凝土开裂前阶段和开裂到屈服阶段相对刚度和相对荷载之间的关系,并在此基础上,提出了在地震作用下以相对刚度为损伤参数的损伤程度计算模型,再通过有限元建模分析对该模型进行了验证。
　　 然后,对钢筋混凝土框架结构屈服至破坏阶段的损伤程度进行分析研究,考虑大变形幅值与荷载循环两个方面作为引起框架结构损伤程度的因素,提出以塑性率作为损伤参数反映大变形幅值引起的损伤程度,相对刚度退化作为损伤参数反映荷载循环引起的损伤程度,基于试验结果,推导出钢筋混凝土框架屈服至形成破坏机构阶段的损伤程度理论计算模型,该计算公式具有较好的物理意义,并通过有限元模拟分析进行验证。
　　 最后,在单层单跨钢筋混凝土框架损伤程度研究基础上,利用有限元软件分别建立多榀不同高度、跨度及截面尺寸的两层和两跨钢筋混凝土框架进行分析,得出单层单跨钢筋混凝土框架结构三个阶段的损伤模型同样可以应用于计算多层及多跨钢筋混凝土框架中。从而证明了本文提出的损伤程度计算模型具有很好的工程适用价值和普遍适用性。