基于改进I-K塑性铰恢复力模型的RC框架抗震性能分析

摘要

在地震作用下,建筑结构的倒塌会造成巨大的财产损失和人员伤亡,而构件的刚度和强度退化是造成结构倒塌的主要原因。因此,考虑构件刚度和强度退化的结构抗震性能分析是“基于性能的地震工程”的主要研究内容之一。改进的I-K模型能够充分地考虑构件可能出现的各种退化情况,并且在结构的抗震性能分析方面取得了较好的效果,但该模型主要是针对钢结构提出来的,目前还很少用于钢筋混凝土结构。本文基于OpenSees有限元软件,采用改进I-K退化模型,建立了RC框架结构的精细化有限元分析模型,分别针对RC构件、平面框架结构和空间框架结构进行了有限元模拟分析。
　　本文的主要研究内容可以归纳为以下四个部分:
　　1.介绍了RC框架结构抗震分析方法和考虑退化特征的恢复力模型的研究进展。总结了RC框架结构非线性分析理论,重点介绍了三种非线性分析模型、恢复力模型和结构抗震性能分析方法;介绍了OpenSees计算分析平台,基于OpenSees平台,对钢筋混凝土柱构件进行了拟静力分析,对平面框架结构进行了Pushover分析和非线性时程分析。
　　2.介绍了改进Ibarra-Krawinkler模型的骨架曲线和滞回规则,分析了模型的四种退化模式,即基本强度退化、软化段强度退化、卸载刚度退化和再加载刚度退化。为评估改进I-K模型对构件退化的模拟效果,分别基于MATLAB和OpenSees软件,采用改进I-K模型对RC柱构件进行了拟静力分析。
　　3.基于PEER的RC柱试验数据库,采用遗传算法对改进I-K模型的骨架曲线和滞回曲线参数进行了校准分析,并给出了模型参数的回归公式。有限元分析和试验结果的对比分析表明,校准的参数可以较好地模拟构件的力学性能,并反映构件在循环荷载作用下的退化性能。
　　4.基于OpenSees有限元软件,采用改进I-K退化模型,分别对钢筋混凝土构件、平面框架结构和空间框架结构的抗震性能进行了精细化有限元分析,并与试验结果进行了对比分析。对比分析结果表明,改进I-K模型可以较好地模拟钢筋混凝土构件的强度退化和刚度退化现象。

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第1章 绪论

1.1 课题来源及研究的背景和意义

1.2 RC框架结构抗震性能的研究进展

1.3 本文主要研究内容

第2章 RC框架结构抗震性能分析方法

2.1 引言

2.2 RC结构非线性分析模型

2.3 恢复力模型

2.4 构件与结构抗震性能的分析方法

2.5 OpenSees计算分析平台

2.6 本章小结

第3章 考虑强度和刚度退化的构件塑性铰改进I-K恢复力模型

3.1 引言

3.2 改进I-K恢复力模型

3.3 模型的退化模式

3.4 基于改进I-K恢复力模型的RC构件退化性能模拟

3.5 本章小结

第4章 改进I-K塑性铰恢复力模型的参数校准

4.1 引言

4.2 RC构件的实验数据库

4.3 改进I-K模型的参数校准

4.4 参数校准的验证

4.5 本章小结

第5章 基于改进I-K塑性铰恢复力模型的RC框架抗震性能分析

5.1 引言

5.2 试验模型

5.3 拟静力试验结果

5.4 构件试验与数值模拟结果的对比分析

5.5平面RC框架结构抗震性能的数值模拟分析

5.6 空间RC框架结构抗震性能的数值模拟分析

5.7 本章小结

结论与展望

参考文献

声明

致谢