基于能量原理的既有混凝土框架结构抗震性能评价方法

摘要

框架结构是目前多层和高层建筑的主要结构形式之一，目前针对框架结构的抗震设计方法是基于力与基于位移相结合的方法。该方法设计简便，可操作性强，概念也较清楚，但是并没有反映结构设计的本质。结构在外荷载作用下，特别是动荷载作用下，单一的力和位移指标并不能完全反映结构的受荷载情况。结构同时以内力和位移的形式反映结构的变化，因此不能分开考虑力和位移，必须统一考虑二者。能量分析方法能够同时考虑力和位移，但由于计算要求较高，目前尚不能大规模的运用。本文采用能量分析方法(时程分析)，同时考虑力与位移指标，通过结构耗能来研究结构的荷载反应，以能量和变形为指标判断结构的损伤情况。
　　 本文采用ADINA软件中的弯矩-曲率梁单元对结构时程分析，按照该单元要求和时程分析时的实际可操作性，采用已有的恢复力模型，通过不同的材料本构模型计算恢复力模型特征参数，调整地震波的输入参数。结合Park-Ang破坏准则判断杆件的破坏损伤情况，并从能量角度建立杆件层次到整体结构的损伤参数的计算方法。分析结构在地震波作用下杆件的相继破坏情况，分析杆件破坏以后耗能在结构内的分布情况，包括层与层之间，梁单元与柱单元之间，梁单元之间，柱单元之间，并对比不同杆件破坏以后耗能在结构内部分布的变化情况以及杆件破坏对周围相关杆件的影响。
　　 比较杆件实际破坏时的力和位移指标与按照设计要求杆件能承受的指标，说明在现有的设计中仅仅采用基于力和基于性能的设计还不能全面的评价结构的抗震性能，还需采用能量分析的原理去评价结构的抗震性能，这样才能更加合理和真实的反映结构的抗震性能。