带有损伤和缺陷的混凝土框架结构抗震性能评价方法及其应用

摘要

近年来，由于地震灾害的影响，我国大量的建筑结构受到了损伤破坏。同时，早期的建筑结构因规范不完善造成的自身缺陷，以及在长期的使用过程中存在耐久性损伤现象，因此对带有损伤和缺陷的结构进行抗震性能评估具有重要的现实意义。本文将混凝土框架结构作为研究对象，对损伤结构的分析模型进行了深入的研究，主要分为三个部分：框架结构的耐久性损伤模型研究、框架结构的地震损伤模型以及层损伤模型研究。本文的主要研究工作和成果如下：
　　1、研究了碳化混凝土的本构关系模型、锈蚀钢筋的本构关系模型以及锈蚀钢筋混凝土粘结滑移本构关系模型。通过算例，对劣化材料本构关系模型进行修改，分析了混凝土碳化和钢筋锈蚀对整体结构的抗震性能影响。
　　2、基于已有研究成果，对地震损伤构件恢复力骨架曲线的建立过程进行分析，提出了地震损伤构件的塑性铰模型的建立方法。根据Park-Ang提出的地震损伤模型计算损伤指数，选取39个构件的滞回曲线信息，得到不同损伤状态下结构构件的刚度、强度退化系数以及残余变形，将地震灾害描述与损伤指数联系起来，通过外观损伤确定构件的刚度、强度退化系数以及残余变形。根据结构pushover推覆曲线确定结构的损伤等级，分别选取10个混凝土柱和10个混凝土梁的滞回曲线信息，确定结构构件刚度、强度、残余变形与结构损伤等级的关系，对数据进行拟合，得到不同损伤等级下结构构件的刚度、强度退化系数以及残余变形。
　　3、采用基于模态的物理参数识别贝叶斯方法，识别损伤结构的层刚度，根据识别结果，计算损伤结构的层恢复力模型骨架曲线的关键点参数，得到损伤结构的层恢复力模型，提出基于层模型的损伤结构抗震性能快速评价方法。
　　4、根据本文提出的结构构件分析模型，以 SAP2000为分析平台，修改损伤结构构件的塑性铰模型，通过静力弹塑性分析和动力时程分析方法，对损伤结构的抗震性能进行评估，研究表明，结构受到损伤后，其刚度、强度和延性都会降低，结构的层间位移角加大。基于该分析算例，将混凝土框架结构等效成剪切层模型，建立损伤结构的层恢复力模型，对简化模型进行分析，将结果与未简化框架结构的结果进行比较，验证本文提出的损伤结构层恢复力模型的可行性。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 课题背景和研究意义

1.2 结构地震损伤评估方法研究现状

1.3 基于性能的抗震分析方法

1.4 本文的研究内容

第2章 既有混凝土框架结构耐久性损伤模型研究

2.1 引言

2.2 钢筋混凝土结构材料劣化本构关系模型

2.3 算例分析

2.4 本章小结

第3章 混凝土框架结构的地震损伤塑性铰模型研究

3.1 引言

3.2 地震损伤混凝土框架结构恢复力骨架曲线的确定方法

3.3 梁柱构件塑性铰模型及其参数

3.4 基于构件表观损伤的塑性铰模型研究

3.5 基于结构损伤的塑性铰模型研究

3.6 试验验证

3.7 算例分析

3.8 本章小结

第4章 损伤混凝土框架结构的抗震性能评估及层损伤模型研究

4.1 引言

4.2 算例分析

4.3 基于贝叶斯方法的层损伤模型研究

4.4 损伤结构层模型算例分析

4.5 本章小结

第5章 结论与展望

5.1 主要研究工作与结论

5.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢