既有钢筋混凝土框架结构基于性能的抗震评估

摘要

国内外大量的震害结果表明，结构在强烈地震作用下，会产生严重的破坏甚至倒塌，造成巨大的经济损失和人员伤亡；钢筋混凝土框架填充墙结构是房屋建筑结构中极为常见的一种结构体系，研究其在地震作用下的动力反应和震后的经济损失，具有重要的理论意义和实用价值。近年来，伴随着基于性能抗震理论逐步被地震工程界认同，对其研究已成为当前地震工程界的热点。 本文将引入基于性能的抗震评估思想，提出对既有框架结构进行抗震性能评估的简化分析方法，具体为以下几方面的内容： 针对框架结构在弹性阶段的地震反应分析，根据实测的基本自振周期,采用了连续体模型的计算简化思路，将结构简化为质量和刚度沿高度均匀分布的悬臂梁，反推出结构的剪切刚度K，进而求出结构的各阶自振频率、振型，利用振型分解反应谱法求得既有结构在罕遇地震作用下的最大弹性层间位移、顶点位移，避免大量复杂的分析过程。 在OpenSees计算平台中建立平面框架的有限元模型，进行结构在地震作用下弹性反应的时程分析，计算结果验证了连续体模型的计算准确度。针对实际结构中可能出现不完全均匀的形式，分别对刚度、高度、质量三个参数进行敏感性分析，讨论其在小范围内变动对连续体简化模型计算结果的影响。 对于框架结构在弹塑性阶段薄弱层层间位移反应，现有规范的估算方法考虑因素较少，存在明显不足。本文将填充墙对结构刚度的贡献效应考虑到其中，建立填充墙框架结构的三线型恢复力曲线模型，确定骨架曲线的各个模型参数，选择串联质点体系模型模拟剪切型框架结构，从而获得系统各个质点的地震反应。 建立了考虑周期、刚度比等四参数弹性-弹塑性层间位移拟合公式。可以简便的由结构的弹性最大层间位移估算弹塑性反应值。与现行规范做出比较，证明拟合公式的有效性，为快速评估结构的抗震性能打下了基础。 引入基于性能的抗震评估研究思想，确定了既有结构在未来地震中可能发生的直接经济损失的评价模型，建立了框架结构顶点位移与薄弱层最大层间位移之间的关系。并辅以工程实例系统详细地说明本文提出的简化方法，即从结构的基本自振周期入手，推知结构在某一强度地震下的弹性反应，由四参数拟合公式得出弹塑性薄弱层层间位移值，最后得到结构在此类地震作用下的直接经济损失估计。本文的评估思路可以快速地针对大批量的既有结构进行抗震性能评估，避免进行大量的非线性运算，具有较高的实际意义。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪 论

第二章 钢筋混凝土框架结构弹性地震反应的简化分析方法发

第三章 钢筋混凝土框架结构的弹塑性位移简化分析方法

第四章 既有钢筋混凝土框架结构在地震反应中的经济损失评估

第五章 总结和展望

附 录

参 考 文 献

致 谢

攻读硕士学位期间的研究成果