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考虑损伤累积的钢筋混凝土框架结构抗震性能分析与评估

考虑损伤累积的钢筋混凝土框架结构抗震性能分析与评估

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作者：李一明兰州理工大学

学位级别：硕士

历史地震资料表明,结构在遭遇主震作用后会产生一定的损伤,而主震过后往往还会遭受余震的作用,结构的损伤会进一步加剧,甚至会引起结构的整体倒塌,造成严重的人员伤亡和经济损失。考虑两次地震作用下结构的抗震性能评估,是研究该结构在... 详细信息

历史地震资料表明,结构在遭遇主震作用后会产生一定的损伤,而主震过后往往还会遭受余震的作用,结构的损伤会进一步加剧,甚至会引起结构的整体倒塌,造成严重的人员伤亡和经济损失。考虑两次地震作用下结构的抗震性能评估,是研究该结构在主余震作用下结构抗震性能评估的基础,也是考虑结构损伤积累效应的基础。两次地震作用下,如何选取合适的抗震性能指标是研究地震作用下结构损伤的关键科学技术问题。针对钢筋混凝土框架结构,本文采用新型损伤指数对结构的损伤进行分析,并对结构在地震作用下的经济损失、人员伤亡等进行评估,主要研究内容如下:(1)详细介绍了ebrahimian损伤指数模型和改进后的Park-Ang损伤指数模型,确定在两个模型的应用中所需的重要参数,用以对比分析两种损伤模型对结构在两次地震作用下的累积损伤评估,进一步对结构的抗震性能进行分析与评估。介绍了FEMA P-58新一代建筑结构抗震性能评估方法体系,借助其提供的性能评估工具(PACT),对结构在地震作用下的经济损失、人员伤亡和不安全标定概率等指标进行分析与评估,进而评估该结构在地震作用下的抗震性能。(2)依据现行的建筑结构设计规范,采用PKPM有限元软件,设计了六层钢筋混凝土框架结构。基于Open Sees有限元分析平台,对该结构进行建模,并对结构进行非线性动力时程分析。针对六种不同工况:中震,中震-中震,中震-大震,大震,大震-中震,大震-大震,分别采用Park-Ang损伤指数模型和ebrahimian损伤指数模型对结构的损伤情况进行评估。研究表明:采用ebrahimian损伤指数模型选取的参数较少,计算简便,由该模型计算的结构整体损伤变化趋势与改进的Park-Ang损伤指数模型相近,说明该模型可以较好地描述结构的整体损伤。与一次地震作用相比,两次地震作用下RC框架结构累积损伤效应明显,损伤水平显著提高。(3)基于PEER建筑损伤评估理论,对RC框架结构在单次和两次地震作用下的抗震性能进行评估。针对七种不同的工况:中震,中震-小震,中震-中震,大震,大震-小震,大震-中震,大震-大震,采用性能评估工具对结构在地震作用下的修复时间、修复费用、人员伤亡和不安全评定概率等性能指标进行评估。结果表明:两次地震作用下,结构的损伤累积明显增加,特别是结构在经历大震的情况下又经历一次大震,结构评定为不安全的概率增加99.851%。

关键词：损伤累积 ebrahimian损伤指数抗震性能修复时间修复费用

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