基于性能的RCS组合框架减震结构设计方法和易损性分析

摘要

钢筋混凝土柱-钢梁（简称RCS）组合框架结构是一种新型结构体系。该结构能够充分利用钢筋混凝土材料和钢材的各自优点。相比于纯钢筋混凝土或纯钢框架，采用钢筋混凝土柱具有受压性能好，刚度大、耐火性和耐久性好的优点，从而可增强结构的稳定性。而采用型钢框架梁则具有强度高、质量轻和施工快的优点，可减小构件截面尺寸，增大结构有效使用空间。目前，国内外对RCS组合框架结构体系的研究主要集中在梁柱节点，而对结构整体抗震性能和设计方法的研究较少。
　　通过对国内外已有研究资料的总结和分析，确定RCS组合框架结构的抗震性能水平和性能目标，建立了 RCS组合框架结构基于性能的抗震评估步骤。对一5层RCS组合框架结构进行结构设计和抗震性能评估，结果表明，其在4个性能水平下的层间位移均满足目标位移，结构具有良好的抗震性能；然而，分析结果也表明，该算例未能很好的满足框架结构“强柱弱梁”的设计思想。本文建议可以通过在柱间设置阻尼器，对RCS组合框架进行减震结构设计，以解决柱端有时会先出现塑性铰的问题。
　　将基于性能的抗震设计方法引入RCS组合框架结构的消能减震设计中。通过单质点减震结构性能曲线的绘制，建立单质点体系减震结构的设计步骤。在此基础上，按正比于层刚度的原则，确定减震结构的关键设计参数，建立基于性能的多质点RCS组合框架结构减震结构设计方法和步骤。算例分析表明，按本文所提方法，在各地震作用水平下，RCS减震结构能够达到性能目标的要求。且相比于传统抗震结构，RCS减震结构的抗震性能得到了大大的提高，其层间位移角均有减小，减小程度随地震作用水平的提高而增大；此外，由于设置了柱间阻尼器，还大大提高了柱子的耗能能力，很好的实现了“强柱弱梁”的设计思想。
　　分别对RCS非减震结构和减震结构进行IDA分析和易损性分析，对比评估两类框架结构的抗震性能和易损性。分析结果表明，对于不同的性能水平，在同样强度的地震动作用下，减震结构的减震效果非常明显，其易损性超越概率要远远低于非减震结构。

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1 绪论

1.1 引言

1.2 基于性能的抗震设计方法

1.3 结构减震控制

1.4 RCS组合框架结构

1.5本文的主要研究内容

2 RCS组合框架结构基于性能的抗震评估

2.1 RCS组合框架结构抗震性能水平及性能目标的确定

2.2 RCS组合框架结构基于性能的抗震评估步骤

2.3 RCS组合框架结构基于性能的抗震评估

2.4 本章小节

3 基于性能的RCS组合框架减震结构设计方法

3.1 粘滞阻尼器的力学性能

3.2 单质点减震结构性能曲线的绘制

3.3 单质点体系减震结构设计步骤

3.4 本章小结

4 基于性能的RCS组合框架结构减震设计及分析

4.1多质点非线性粘滞阻尼器减震结构的设计原则

4.2 基于性能的RCS组合框架减震结构的设计步骤

4.3 基于性能的RCS组合框架结构减震设计实例

4.4 本章小节

5 基于IDA分析的RCS组合框架结构地震易损性分析

5.1 增量动力分析的基本原理和方法

5.2 RCS减震结构与非减震结构IDA曲线的绘制

5.3 基于增量动力分析的结构地震易损性分析

5.4 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢