基于IDA的无粘结预应力装配式框架结构地震易损性分析

摘要

建筑工业化是当代建筑技术发展趋势之一，其中大力发展装配式建筑是实现建筑工业化的必经之路。无粘结预应力装配式结构由于具有施工速度快、节约建筑材料、自复位能力强等特点，开始受到研究者的重视，而现有的研究主要聚焦于节点连接层面上，对装配式结构整体抗震性能的研究较少。结构的地震易损性分析是基于性能抗震设计思想的重要组成部分，通过易损性分析，可以正确的评价结构的抗震性能及薄弱环节。本文采用增量动力方法分析装配式结构的地震易损性，具体研究成果如下:
　　首先，简要介绍了OpenSEES有限元软件，根据无粘结预应力装配式节点半刚性的特性，提出了采用零长度单元释放节点刚度的建模方法，并与试验结果相对比，验证了节点模型的正确性。该方法可以较好的模拟节点的滞回特性，且计算收敛性好，模型建立简单。
　　其次，设计了某六层无粘结预应力装配式框架结构和现浇钢筋混凝土框架结构，根据ATC提出的选波原则，选取了18条地震动记录，采用结构最大层间位移角和底层预应力筋内力的双损伤指标，对结构进行增量动力分析，研究结构的地震易损性。引入倒塌储备系数CMR评价无粘结预应力装配式结构的抗倒塌能力。研究结果表明:在较低的地震动水平下，两种结构的抗震性能差异不大，随着地震动水平的增大，结构到达防止倒塌性能点时，现浇结构的抗震性能优于装配式结构;装配式框架结构模型在抗震设防大震作用下的倒塌概率为0.2％，具有较好的抗倒塌能力。
　　综上，本文提出了基于OpenSEES的无粘结预应力装配式节点的建模方法，采用增量动力方法分析装配式结构和现浇结构的地震易损性，以期为装配式结构的抗震性能研究提供参考。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景和意义

1．2 无粘结预应力装配式结构研究现状

1．2．1 无粘结预应力装配式结构的特点

1．2．2 国外的研究现状

1．2．3 国内的研究现状

1．3 结构地震易损性的研究现状

1．3．1 结构地震易损性的定义

1．3．2 国外的研究现状

1．3．3 国内的研究现状

1．4 研究存在的不足

1．5 本文研究的主要内容

第2章 无粘结预应力装配式节点建模与验证

2．1 OpenSEES有限元计算平台简介

2．2 有限元模型的建立

2．3 有限元模型验证

2．3．1 无粘结预应力装配式节点试验概述

2．3．2 模型参数确定

2．3．3 节点模型的验证

2．4 本章小结

第3章 无粘结预应力装配式结构模型的设计与建立

3．1 结构模型的设计

3．1．1 装配式框架结构的设计

3．1．2 现浇框架结构的设计

3．2 OpenSEES有限元模型的建立

3．2．1 材料本构模型参数的确定

3．2．2 结构荷载的确定

3．2．3 质量矩阵的确定

3．2．4 结构阻尼矩阵的确定

3．2．5 平衡方程的求解

3．3 本章小结

第4章 无粘结预应力装配式结构增量动力分析

4．1 水平地震作用下的增量动力分析

4．1．1 增量动力分析方法

4．1．2 地震动记录的选取及调幅

4．1．3 地震动强度指标及结构损伤指标

4．1．4 极限状态定义

4．2 算例分析

4．2．1 现浇结构增量动力分析

4．2．2 装配式结构增量动力分析

4．3 本章小结

第5章 无粘结预应力装配式结构的地震易损性分析

5．1 地震易损性分析基本原理

5．2 现浇结构的地震易损性分析

5．2．1 地震概率需求模型

5．2．2 结构地震易损性曲线

5．3 装配式结构的地震易损性分析

5．3．1 地震概率需求模型

5．3．2 结构地震易损性曲线

5．3．3 装配式结构抗倒塌储备系数

5．4 本章小结

第6章 结构地震经济损失评估

6．1 地震危险性分析

6．2 地震经济损失评估

6．2．1 地震经济损失分类

6．2．2 地震经济损失评估方法

6．2．3 算例分析

6．3 本章小结

结论与展望

主要工作及相应的结论

有待进一步研究的问题

致谢

参考文献

攻读硕士期间发表的论文及科研成果