【摘要】：現(xiàn)行規(guī)范中“小震不壞、中震可修和大震不倒”的三水準(zhǔn)設(shè)計方法缺少“中震可修”、“大震不倒”和經(jīng)濟損失的量化方法。針對目前研究的不足,本文提出基于構(gòu)件變形的結(jié)構(gòu)抗震性能評估方法,以鋼筋混凝土(以下簡稱RC)框架結(jié)構(gòu)為研究對象,開展地震易損性分析,對“中震可修”、“大震不倒”和地震損失等問題進行詳細的研究,旨在量化RC框架結(jié)構(gòu)的抗倒塌能力、可修復(fù)能力和預(yù)期地震損失。主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:(1)提出基于構(gòu)件變形的結(jié)構(gòu)抗震性能評估方法,給出符合延性措施的RC構(gòu)件變形指標(biāo),以結(jié)構(gòu)構(gòu)件的真實破壞分布來判斷整體結(jié)構(gòu)的性能水平,能夠反映結(jié)構(gòu)的實際破壞狀態(tài),彌補現(xiàn)行規(guī)范在構(gòu)件層次抗震性能評估的不足。(2)分析4種倒塌準(zhǔn)則下的RC框架結(jié)構(gòu)抗倒塌能力,對比不同倒塌準(zhǔn)則下的結(jié)構(gòu)破壞機制和構(gòu)件破壞情況分布。發(fā)現(xiàn)規(guī)范中的彈塑性限值和第一構(gòu)件失效作為倒塌準(zhǔn)則趨于保守;結(jié)構(gòu)剛度退化接近于0或結(jié)構(gòu)動力失穩(wěn)時結(jié)構(gòu)在某一層或幾層形成側(cè)傾機構(gòu),在一定程度上能夠反映實際結(jié)構(gòu)的倒塌規(guī)律,可作為結(jié)構(gòu)倒塌狀態(tài)的判斷準(zhǔn)則。采用結(jié)構(gòu)動力失穩(wěn)作為結(jié)構(gòu)倒塌判別準(zhǔn)則。(3)采用IDA方法分析48個RC框架結(jié)構(gòu)在22條地震動下的抗倒塌能力,發(fā)現(xiàn)按現(xiàn)行規(guī)范設(shè)計結(jié)構(gòu)的抗倒塌能力儲備系數(shù)主要分布在3.0~5.0之間;罕遇地震下RC框架結(jié)構(gòu)的倒塌概率均值為4.02%,僅個別倒塌概率超出10%,基本能夠?qū)崿F(xiàn)“大震不倒”的目標(biāo)。(4)提出基于構(gòu)件變形的RC框架結(jié)構(gòu)可修復(fù)能力評估方法,以柱達到嚴(yán)重破壞或殘余層間位移角大于1.5%作為拆除判別準(zhǔn)則。定義可修復(fù)能力儲備系數(shù)RMR,并分析了48個RC框架結(jié)構(gòu)的RMR。發(fā)現(xiàn)按現(xiàn)行規(guī)范設(shè)計結(jié)構(gòu)的RMR主要分布在2.5~4.5之間;在中等地震下,拆除概率平均值為1.90%,可以滿足“中震可修”;在罕遇和極罕遇地震下,拆除概率平均值分別為16.22%和56.75%,RC框架結(jié)構(gòu)會面臨較高的拆除風(fēng)險。(5)提出基于構(gòu)件變形的RC框架結(jié)構(gòu)地震損失評估方法,考慮結(jié)構(gòu)倒塌和拆除對地震損失的影響,將地震損失分解為結(jié)構(gòu)構(gòu)件、非結(jié)構(gòu)構(gòu)件和牢固構(gòu)件引起的損失,進一步分析了按規(guī)范設(shè)計結(jié)構(gòu)的地震損失情況。發(fā)現(xiàn)RC框架結(jié)構(gòu)的期望年度地震損失比主要分布在1.0~2.0(×10~(-3))之間;在小震和中震下的預(yù)期地震損失比均值分別為0.57%和3.56%,主要由結(jié)構(gòu)修復(fù)造成的,且主要由非結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生;罕遇地震下的預(yù)期地震損失比均值為19.96%,主要由拆除構(gòu)成;極罕遇地震下的預(yù)期地震損失比均值為62.60%,主要由拆除和倒塌構(gòu)成。(6)提出基于類桁架材料模型拓撲優(yōu)化方法研究RC框架結(jié)構(gòu)的支撐構(gòu)型,分析基于整體結(jié)構(gòu)和單層單跨子結(jié)構(gòu)的支撐構(gòu)型。分析表明基于類桁架材料模型根本解決單元依賴、棋盤格等數(shù)值不穩(wěn)定問題,能夠根據(jù)工程需求提供適當(dāng)?shù)闹螛?gòu)型;基于整體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化支撐系統(tǒng)可優(yōu)先考慮采用,其次在規(guī)定條件下可以采用相應(yīng)的單層單跨子結(jié)構(gòu)優(yōu)化構(gòu)型;且當(dāng)跨高比不超過1.25時,X型支撐比V型或倒V型支撐更合理,而當(dāng)跨高比大于1.50時,V型或倒V型支撐將是更有利的。(7)通過結(jié)構(gòu)模態(tài)、靜力非線性和動力非線性分析,比較了不同支撐結(jié)構(gòu)的剛度、承載力、延性、倒塌風(fēng)險和預(yù)期地震損失。發(fā)現(xiàn)基于整體結(jié)構(gòu)的鋼支撐系統(tǒng)能夠最有效地提高結(jié)構(gòu)的承載力、剛度、抗倒塌能力與可修復(fù)能力,其次基于單層單跨子結(jié)構(gòu)的支撐構(gòu)型比其它支撐構(gòu)型更有效;鋼支撐通過耗能有效地減輕了結(jié)構(gòu)破壞,相應(yīng)的經(jīng)濟損失得到降低;但鋼支撐屈曲會弱化結(jié)構(gòu)加固的效果。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TU311.3;TU375.4

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 靳永強;李鋼;李宏男;;基于擬力法的鋼支撐非線性滯回行為模擬[J];工程力學(xué);2017年10期

2 張勤;貢金鑫;周繼凱;;基于概率的單自由度體系震后殘余變形計算[J];建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報;2017年08期

3 彭細榮;隋允康;;基于ICM法的高層建筑大型支撐體系拓撲優(yōu)化[J];工程力學(xué);2017年05期

4 梁丹;梁興文;;RC框架結(jié)構(gòu)抗地震倒塌性能評估的簡化方法[J];工程力學(xué);2017年02期

5 于曉輝;呂大剛;范峰;;基于易損性指數(shù)的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)地震損傷評估[J];工程力學(xué);2017年01期

6 白久林;歐進萍;;基于耐震時程法的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)抗震性能評估[J];工程力學(xué);2016年10期

7 羅文文;李英民;韓軍;;基于全概率PBEE方法的RC框架結(jié)構(gòu)地震損失分析[J];工程力學(xué);2016年09期

8 周浩;李杰;;基于不同本構(gòu)模型的混凝土結(jié)構(gòu)地震倒塌對比分析[J];建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報;2016年09期

9 呂大剛;金國慶;于曉輝;;考慮倒塌概率修正的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)地震易損性分析[J];建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報;2016年09期

10 繆志偉;宋前恩;李愛群;;減震設(shè)計與抗震設(shè)計RC框架結(jié)構(gòu)抗地震倒塌能力對比[J];工程力學(xué);2016年08期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 崔濟東;RC梁、柱及剪力墻變形性能指標(biāo)限值研究與試驗驗證[D];華南理工大學(xué);2017年

2 戚永樂;基于材料應(yīng)變的RC梁、柱及剪力墻構(gòu)件抗震性能指標(biāo)限值研究[D];華南理工大學(xué);2012年

3 朱健;鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)易損性分析與地震風(fēng)險研究[D];西安建筑科技大學(xué);2010年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 龔渙鈞;RC梁、柱構(gòu)件變形性能指標(biāo)限值試驗研究[D];華南理工大學(xué);2016年

2 沈雪龍;基于構(gòu)件變形的剪力墻結(jié)構(gòu)抗震性能研究[D];華南理工大學(xué);2014年

3 王閩雄;鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的地震損失估計與概率風(fēng)險分析[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2011年

本文編號：2715471