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钢筋混凝土结构非线性抗震可靠度及地震易损性分析

常泽民  
【摘要】: 土木工程结构的非线性抗震可靠度和地震易损性分析是当前国内外的热点研究问题,特别是对于钢筋混凝土结构,由于其本构模型复杂,更增加了其抗震可靠度分析的难度。本文在广泛借鉴国内外学者研究成果的基础上,对钢筋混凝土基本构件和框架结构的非线性抗震可靠度和地震易损性问题进行了深入的研究。主要研究内容如下: (1)采用纤维模型对钢筋混凝土构件进行非线性分析,在非线性分析的基础上,采用Monte Carlo方法,对钢筋混凝土构件进行了非线性可靠度分析,得到了荷载空间中的可靠指标等值线;分析了混凝土强度、钢筋的配筋率和配箍率等因素对可靠指标等值线的影响。 (2)以OpenSees为计算平台,建立了钢筋混凝土框架结构的非线性有限元分析模型,并分别进行了整体级、单元级、截面级和材料级的有限元反应灵敏度分析。采用基于一次可靠度方法(FORM)、二次可靠度方法(SORM)和重要抽样方法(IS)的有限元可靠度方法,结合当前设计规范,对钢筋混凝土框架结构的承载能力和变形能力进行了非线性静力抗震可靠度分析,得到了结构在不同极限状态下的可靠指标和失效概率。在此基础上,对随机变量的概率重要性进行了分析。 (3)分别研究了结构的整体地震易损性和局部地震易损性问题,提出了基于可靠度和性能的整体地震易损性分析方法以及基于可靠度和灵敏度的局部地震易损性分析方法。以结构的位移反应为性能指标,结合三水准设防原则和五个破坏等级的假设,对钢筋混凝土框架结构的整体地震易损性进行了分析,建立了对应于不同破坏等级的地震易损性曲线,直观地表征了结构的整体抗震性能。以结构可靠度的灵敏度分析为工具,建立了结构各层间变形的局部地震易损性曲线和概率密度曲线。


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