铁路客站钢屋盖-混凝土框架混合结构体系地震易损性研究

摘要

近年来，中、小型铁路客站是大规模高铁站房建设的重点，但其抗震设计却缺乏足够重视，尚未形成明确的性能设计指标。本文将采用增量动力分析的方法，依托实际工程，针对中、小型客站典型钢屋盖-大开间、大开洞混凝土框架混合结构体系，开展地震灾变行为研究，进行地震易损性分析并对结构的地震风险进行评估。主要的研究内容如下:
　　(1)通过对实际振动台试验模型进行动力时程分析，对ABAQUS建模过程中各参数的设置与影响进行了探究，并结合振动台试验数据，对建模方式和各参数设置的可靠性进行了验证。
　　(2)以一个典型钢网架-大开间、大开洞混凝土框架混合结构体系为例，对比了水平地震、竖向地震与三向地震作用下站房结构中框架与网架结构的响应差异，对此类结构地震动时程分析时应当选择的地震动输入方向给出了建议。
　　(3)选取三个典型钢网架-大开间、大开洞混凝土框架混合结构体系，分别输入8条三向地震动记录，以地面峰值加速度PGA为地震动强度指标，最大层间位移角θmax为结构损伤指标进行增量动力分析，考察了算例薄弱层及破坏机制，确定了四个结构性能水准设计指标限值，并绘制了算例的易损性曲线，进行其地震风险性评估。
　　(4)选取一个钢网壳-大开间、大开洞混凝土框架混合结构体系，分别输入8条三向地震动记录，对比其与网架-大开间、大开洞混凝土框架混合结构体系地震响应规律的异同，并对本文所确定的结构性能水准限值及结构地震风险评估方法进行了验证。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 研究背景和意义

1．1．1 地震的危害

1．1．2 汶川地震钢筋混凝土框架结构震害现象

1．1．3 高速铁路客站发展现状

1．2 地震风险性分析

1．3 结构地震易损性

1．3．1 结构地震易损性概述

1．3．2 结构地震易损性分析方法及研究现状

1．4 增量动力分析法

1．4．1 增量动力分析法概述

1．4．2 IDA分析法及研究现状

1．5 铁路客站地震风险分析现状

1．6 本文的主要内容

2 数值模拟方法探究

2．1 有限元软件、分析方法及建模方式

2．1．1 动力时程分析积分算法的选取

2．1．2 混凝土和钢筋单元选择以及连接方式

2．2 模型中各参数的设置

2．2．1 混凝土塑性损伤模型

2．2．2 模型中箍筋的影响

2．2．3 约束混凝土

2．2．4 阻尼系数的确定

2．2．5 模型中钢筋参数的设置

2．3 数值分析方法的校验

2．3．1 自振特性分析

2．3．2 地震响应

2．4 本章小结

3 钢屋盖-混凝土框架混合结构体系三向地震动响应规律

3．1 有限元计算模型

3．2 单向与三向地震作用下结构响应对比

3．2．1 框架结构响应对比

3．2．2 网架结构响应对比

3．3 三维地震作用下混合结构体系塑性发展规律

3．3．1 框架结构塑性铰的分布特点

3．3．2 框架结构塑性铰的发展机制

3．3．3 网架塑性铰分布

3．4 本章小结

4 钢网架-大开间、大开洞混凝土框架混合结构体系地震易损性分析

4．1 IDA分析

4．1．1 模型简介

4．1．2 地震记录的选取

4．1．3 调幅计算法则

4．1．4 地震烈度指标与结构性能参数的选取

4．1．5 单条IDA曲线

4．1．6 多条IDA曲线统计

4．1．7 IDA曲线统计

4．1．8 结构的抗震性能水准

4．2 结构的薄弱层及破坏机制

4．3 地震易损性分析

4．3．1 易损性分析理论方法

4．3．2 结构地震需求概率模型

4．3．3 结构地震易损性分析

4．4 本章小结

5 钢网壳-大开间、大开洞混凝土框架混合结构体系地震易损性分析

5．1 IDA分析

5．1．1 东方站简介

5．1．2 IDA曲线簇

5．1．3 IDA曲线统计

5．1．4 结构的抗震性能水准

5．2 塑性发展规律

5．2．1 框架结构塑性铰

5．2．2 网壳塑性铰分布

5．2．3 结构的薄弱层及破坏机制

5．3 地震易损性分析

5．3．1 结构地震需求概率模型

5．3．2 结构地震易损性分析

5．4 本章小结

6 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

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