基于损伤的钢筋混凝土结构抗震设计研究

摘要

在过去的几十年时间里，强烈地震导致了重大的社会财产损失及人员伤亡，2008年5月12日发生的汶川地震更是给我国造成了巨大的损失，对结构抗震设计提出了更高的要求。大量的研究及实际资料表明，采取一定的抗震措施，能够有效地加强结构抵抗地震的能力，保障人们的生命、财产安全。因此，研究结构在地震破坏下的破坏机理及破坏过程，以及抗震措施对人类的生存及发展具有重要意义。
　　 地震台监测数据显示汶川地震具有明显的双震中现象，在现行的结构抗震设计规范中，并没有考虑双震中地震动对结构性能的影响，因此需要进一步的验证。引入同时反映位移超越及能量耗散影响的双参数损伤模型进行结构损伤评估可以更好地反映结构构件在不同类型地震动作用下的损伤发展规律。
　　 本文介绍了现有的四种基于性能的抗震设计方法，并集中在基于损伤的设计方法上，介绍了多种构件及结构的损伤模型，结合结构有限元分析程序CANNY简要介绍了框架结构非线性地震响应分析的理论及方法，并应用CANNY程序对一典型的9层框架结构在汶川地震中的三维非线性地震响应进行了分析，对结构损伤规律进行了研究，分析结果表明汶川地震中结构主要的损伤积累发生在第一次主震中。对汶川地震中卧龙波的进一步频谱分析表明，本次地震前后两次振动的频率相差较大，第二次振动的幅值虽然也很高，但是由于其频率较高，与算例结构的基频相差较大，因此对结构的损伤影响较小。所以在结构抗震设计中，必须考虑地震动频谱特性的影响。
　　 在前人研究的基础上，本文结合现行抗震设计规范建议了一种直接基于构件目标损伤指标的结构抗震设计方法，并通过一简单算例验证了该方法对大震作用下结构抗震设计的适用性。最后，对本文方法中涉及的设计公式进行了参数敏感性分析，分析结果表明需求延性系数随各参数的变化规律与实际情况较为相符，并且其取值也在比较合理的范围内。

目录

文摘

英文文摘

声明

致谢

1 绪论

1.1 强烈地震及其破坏

1.2 结构抗震设计理论发展概况

1.2.1静力理论阶段

1.2.2反应谱理论阶段

1.2.3动力时程分析阶段

1.2.4基于性能的抗震设计

1.3本文主要工作

2 基于性能的抗震设计概况

2.1 基于性能抗震设计的提出

2.2 基于性能抗震设计方法

2.2.1能力谱方法

2.2.2 N2法

2.2.3直接基于位移的设计方法

2.2.4基于损伤的设计方法

2.3本章小结

3 框架结构非线性地震响应分析

3.1 结构分析模型与构件单元模型

3.2 材料恢复力模型的确定

3.3 输入地震波的选用

3.4 运动微分方程的求解

3.5 阻尼的选择

3.6本章小结

4 结构的损伤模型及评估

4.1结构损伤模型概述

4.2构件层次损伤模型

4.2.1从退化角度考虑的损伤模型

4.2.2从变形角度考虑的损伤模型

4.2.3从能量角度考虑的损伤模型

4.2.4从变形和能量的综合角度考虑的损伤模型

4.2.5从低周疲劳角度考虑的损伤模型

4.3 结构层次损伤模型

4.3.1基于构件层次损伤值加权得到的损伤模型

4.3.2直接计算结构整体损伤值得到的损伤模型

4.4地震作用下框架结构损伤评估

4.4.1损伤评估方法

4.4.2损伤评估实例

4.5本章小结

5 框架结构直接基于损伤性能的抗震设计

5.1 框架结构直接基于损伤的抗震设计方法

5.2 框架结构直接基于损伤的抗震设计实例

5.3 参数敏感性分析

5.3.1参数γ敏感性分析

5.3.2参数β敏感性分析

5.3.3参数μu敏感性分析

5.4本章小结

6 结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献：

作者简历及在读期间发表的论文