钢筋混凝土结构抗震性能优化与评估

摘要

本文采用数值模拟方法，对高层钢筋混凝土框筒结构的抗震性能进行了优化分析与评估，主要内容包括:
　　(1)提出基于楼层组损伤控制函数与失效概率的结构抗震性能多目标优化方法。定义了楼层组损伤控制函数及失效概率两个性能指标，通过增量动力分析确定使结构失效概率达到50％的峰值加速度，并以之为目标地震动强度，以构件截面尺寸为优化变量，对一30层钢筋混凝土框筒结构进行优化分析，结果表明，优化后结构各层层间位移角分布趋于均匀且自上而下损伤逐渐减小，倒塌储备系数增加29.8％，优化后结构各部分协同作用增强，整体抗震性能显著提高。
　　(2)建立了基于PACT(PerformanceAnalysis Cost Tool)与投资-收益准则的结构抗震性能评估方法。该方法通过增量动力分析得到易损性曲线，求得结构发生不同破坏状态的概率，进而计算整体经济损失评价指标。以一30层钢筋混凝土框筒结构为例，采用该方法对其抗震性能进行评估，结果表明，优化后结构中震时内墙损伤损失费用降低约20％，墙体性能加强;大震时外框架性能组修复费用降低比例为25％左右，整体经济损失降低35％，整体结构抗震性能增强。该方法能有效评估优化前后结构抗震性能，进一步验证了基于损伤控制函数与失效概率优化方法的有效性。
　　(3)以基于损伤控制函数与失效概率的优化方法优化后结构增加的材料造价为约束条件，对一30层钢筋混凝土框筒结构附加支撑，并对采用不同优化方式的结构抗震性能进行对比分析，结果表明，与基于损伤控制函数与失效概率优化方法相比，中震时附加支撑结构所有性能修复费用之和降低40％;大震时所有性能组所需修复费用之和降低19％。附加支撑结构能够有效减小结构后期经济损失，但基于损伤控制函数与失效概率优化方法优化后结构比附加支撑结构的失效概率低5％至10％，倒塌储备系数高18％左右，整体抗震性能优于附加支撑结构。

目录

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致谢

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 损伤指标

1．3 结构地震响应分析方法

1．4 结构抗震性能优化方法

1．5 结构抗震性能评估

1．5 本文主要研究内容

2 基于损伤控制函数与失效概率的结构抗震性能优化

2．1 性能指标

2．1．1 损伤控制函数

2．1．2 失效概率

2．2 结构倒塌储备系数

2．3 优化方法

2．4 算例分析

2．4．1 分析模型

2．4．2 优化结果分析

2．5 本章小结

3 基于PACT与投资-收益准则的结构抗震性能评估

3．1 基于PACT平台的经济损失评估

3．1．1 PACT平台简介

3．1．2 基于PACT平台评估原理

3．2 基于投资-收益准则的结构抗震性能评价

3．2．1 评价指标

3．2．2 地震易损性分析

3．2．3 破坏状态概率

3．3 算例分析

3．3．1 分析模型

3．3．2 结构破坏状态概率分析

3．3．3 基于PACT评估结果

3．3．4 基于投资-收益准则的评估结果

3．4 本章小结

4 附加支撑结构的抗震性能评估

4．1 支撑布置

4．2 数值模拟

4．2．1 支撑数量确定

4．2．2 支撑位置确定

4．2．3 支撑截面尺寸确定

4．3 优化效果评估

4．4 本章小结

5 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

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