既有损伤结构地震反应分析与抗震性能评估

摘要

工程结构在使用过程中，由于疲劳荷载作用、环境腐蚀、材料老化、构件缺陷以及其它因素，逐渐产生损伤累积。这种损伤累积使得结构的承载能力退化和抵抗自然灾害能力的下降，特别是在遭遇地震作用的时候可能既有结构可能会出现严重的破坏。因此在实际工程结构的服役过程中，了解其在地震作用下的反应，进而对其抗震性能进行评估显得尤为重要。 在研究既有结构的地震反应从而对其进行抗震性能评估之前，需要对既有结构的当前实际损伤状态做出判定。结构的损伤识别可以分为三个层次：材料层次、构件层次和结构层次。对于剪切型钢筋混凝土框架结构，由于其刚度矩阵为三对角Jacobi矩阵，可以较方便地对其进行结构层次的损伤识别。 模型结构的模拟地震振动台试验可以较为真实的再现结构在给定地震作用下的反应。通过试验分析，发现结构损伤前后的地震反应的差异，了解结构在不同的状态时耗散地震能量的机制。 评价既有结构抗震性能的理论方法有多种，静力非线性分析是其中一种重要的方法。通过将多自由度体系等效为单自由度体系，可以获得结构的能力曲线，采用能力谱方法用等效弹性反应谱代替实际的非弹性反应谱来建立结构的地震需求谱，将结构的能力谱曲线和地震需求谱曲线画在同一张ADRS格式的图上，可以直观地获得结构在给定地震水准下的最大位移，从而可以据此对结构的抗震性能做出评估。 通过试验研究和有限元分析，对新建结构和既有损伤结构的抗震性能的差异进行了评述，指出了现有理论方法在进行结构抗震性能评估时的优点和不足，探讨了进一步研究工作的方向。

目录

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第1章绪论

1.1概述

1.2结构地震反应分析方法

1.2.1静力理论

1.2.2反应谱理论

1.2.3动力理论

1.2.4基于性能的抗震设计理论

1.3既有损伤结构抗震性能评估的研究现状

1.3.1既有损伤结构评估用荷载取值

1.3.2损伤构件的恢复力特性

1.3.3既有损伤结构抗震性能评估

1.3.4既有损伤结构抗震可靠性分析

1.4本文的主要工作

第2章既有结构损伤状态评估

2.1既有结构损伤评估方法

2.2结构地震损伤评估的研究现状

2.2.1材料层次的地震损伤评估

2.2.2构件层次的地震损伤评估

2.2.3结构层次的地震损伤评估

2.3结构地震损伤评估模型

2.3.1单参数地震损伤模型

2.3.2双参数地震损伤模型

2.3.3可识别参数表示的地震损伤模型

2.4钢筋混凝土框架模型结构地震损伤评估算例

2.4.1试验概况

2.4.2模型结构试验前后动力特性比较

2.4.3模型结构层间刚度识别与损伤评定

第3章既有损伤钢筋混凝土框架模型结构振动台试验研究

3.1模型结构震动台试验综述

3.1.1试验概况

3.1.2试验设计

3.2模型结构S10F振动台试验

3.2.1模型结构试验现象

3.2.2模型结构动力特性

3.2.3模型结构加速度反应

3.2.4模型结构位移反应

3.2.5模型结构扭转反应

3.3模型结构S10DF振动台试验

3.3.1模型结构试验现象

3.3.2模型结构动力特性

3.3.3模型结构加速度反应

3.3.4模型结构位移反应

3.3.5模型结构扭转反应

3.4模型结构S10F与S10DF地震反应比较分析

3.4.1动力特性

3.4.2加速度反应

3.4.3位移反应

3.4.4扭转反应

第4章既有损伤钢筋混凝土结构抗震性能评估

4.1静力非线性方法概述

4.1.1建立能力(phsuover)曲线

4.1.2能力曲线转换为能力谱曲线

4.1.3建立需求(demand)曲线

4.1.4弹性(或设计)反应谱转换为ADRS格式谱

4.1.5确定性能点

4.2既有损伤钢筋混凝土框架结构推覆分析

4.2.1水平侧向力加载模式

4.2.2塑性铰定义

4.2.3钢筋混凝土框架结构推覆分析实例

第5章结论与展望

5.1结论

5.2存在的问题

5.3进一步工作的方向

致谢

参考文献

个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果