基于三种数值模型的钢筋混凝土框架结构地震易损性研究

摘要

钢筋混凝土框架结构为一种由框架梁柱组合而成的传力明确的杆系结构体系，与传统砌体结构相比，该体系安全性高，因其可满足各种使用功能的要求，而被广泛应用于我国的各类建筑物中，比如学校、办公楼和住宅等，在我国建筑物总量中占有较大的比例。因此，此种如何评判RC框架结构体系在地震作用下的安全性与可靠性，则成为亟待解决的工程问题。汶川地震震害调查表明，极震区RC框架结构的震害较为严重，其中RC框架结构中的楼板和填充墙则对整体结构响应，起到至关重要的影响。但是，目前多数学者对于RC框架结构的研究多限于框架梁柱体系，即不考虑楼板和填充墙的作用，俗称“裸框架”，进行地震易损性及风险评估研究，而对于同时考虑楼板和填充墙作用的RC框架结构的地震易损性分析研究，则鲜见报道。实际中，RC结构中均存在砌体填充墙，且根据使用功能的不同而具有不同的填充率。 因此，基于目前的研究基础之上，本文将RC框架结构简化为三种数值模型:裸框架模型、带有楼板的框架模型、带有楼板和填充墙的框架模型。根据三种数值模型，分析楼板和填充墙对于RC框架结构的地震易损性曲线的影响。在数值建模方面，本文采用了较为可靠的有限元软件平台(SeismoStruct)，选取了较为精细的纤维梁柱模型和被广泛认可的砌体填充墙单元。在分析方法上，本文采用了非线性动力时程分析方法;对于地震动强度指标，结合目前国内地震危险性分析成果，采用PGA作为;结合规范，结构响应指标取为最大层间位移角θmax。研究结果表明，楼板对地震需求模型影响较小，一定程度上减小了框架结构的地震风险;而填充墙的设置对地震需求模型参数影响较大，设置填充墙明显改善了框架结构的地震易损性，降低了框架结构的地震风险。研究成果可为RC框架结构的精细化地震风险评估，提供理论基础。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 填充墙模型及地震易损性研究现状

1．2．1 现有填充墙模型的介绍

1．2．2 结构地震易损性分析的国内外研究现状

1．3 本文主要研究内容

2 地震易损性原理

2．1 引言

2．2 结构的地震易损性分析方法

2．3 概率地震需求分析

2．3．1 地震动记录的选择

2．3．2 地震动记录的调整

2．3．3 地震需求模型的建立

2．4 概率地震能力分析

2．4．1 结构地震损伤等级的划分

2．4．2 RC框架结构极限状态的确定与破坏状态的划分

2．5 地震易损性理论

2．6 小结

3 RC框架结构的数值建模理论

3．1 SeismoStruct简介

3．1．1 材料

3．1．2 单元

3．1．3 集中质量与分布质量

3．2 RC框架结构材料本构

3．2．1 混凝土本构和钢筋本构模型

3．2．2 塑性铰长度计算

3．3 填充墙模型的选取

3．3．1 建立单元相关参数

3．3．2 性能标准

3．4 小结

4 RC框架结构的地震易损性分析

4．1 模型的建立

4．1．1 结构设计资料

4．1．2 建立一榀五层RC框架结构

4．1．3 建立一榀五层带楼板框架结构

4．1．4 建立一品五层带楼板填充墙框架模型

4．2 地震需求模型的建立

4．2．1 最大层间位移角地震需求模型

4．2．2 纯框架结构各层的地震需求模型

4．2．3 带楼板框架结构各层的地震需求模型

4．2．4 带楼板填充墙框架结构各层的地震需求模型

4．3 地震易损性曲线

4．3．1 仅考虑地震动不确定性的地震易损性分析

4．3．2 考虑地震动和能力不确定性的地震易损性分析

4．3．3 考虑地震动、能力和建模不确定性的地震易损性分析

5 结论与展望

5．1 本文主要成果及结论

5．2 研究展望

公式字母符号对照表

致谢

参考文献