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《同济大学》 2007年
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既有多高层钢框架抗震鉴定指标体系及分析方法研究

王朝波  
【摘要】: 随着经济建设的快速发展,现有的抗震鉴定规范已经远远不能满足工程的需要,且现有抗震鉴定规范中基本没有涉及既有钢结构建筑的抗震鉴定。因此,目前对钢结构的抗震评定属于空白,难以在工程中起到指导作用。本文针对既有多高层钢结构的抗震鉴定分析方法及其评定指标体系进行了深入的研究。 本文首先分别从制定背景、可靠度水平、鉴定层次、评级方法、鉴定对象以及鉴定方法等方面对现行鉴定规范进行了对比分析。目前不论是常规检测鉴定规范,还是抗震鉴定规范,都远远落后于结构设计理论及规范的发展现状,且现行鉴定规范在系统上还未统一,不同规范的编制背景及基础相差很大,编制目标不尽一致,内容互有重复甚至矛盾。根据我国鉴定规范的现状,本文提出了按照现行设计规范体系的构架建立鉴定规范体系,依此对现行鉴定规范进行全面修订,并对定性的二级鉴定方法采用更为精细的性能抗震分析方法进行改进的策略方法。 进行了抗震鉴定中结构性能水准的研究,根据我国抗震设计规范以及鉴定工作的特点,本文对多高层钢结构提出了六个抗震性能水准的分级标准,并将上述性能水准分为两个层次:基本性能水准和一般性能水准。通过对所提出的钢结构抗震性能评定水准进行划分,最终形成两层次多水准的综合评定体系,并研究了不同因素对结构变形的影响,初步给出了结构不同破坏状态对应的层间位移限值。关于多高层钢框架防止倒塌的弹塑性层间位移限值,我国开展的研究较少,多是沿袭或参考国外规范的相关规定。本文通过对现有限值的成因、多种震害数据以及国内外最新研究成果等综合比较分析,说明我国现行的多高层钢结构极限变形限值指标依据不足。 本文采用增量动力分析(IDA)方法进行了多高层钢框架抗倒塌能力的研究。首先对IDA曲线IM-DM格式的具体参数进行了深入研究,指出传统分析中采用S_a(T_1,5%)形式的IM参数不尽合理,并对其进行了改进;对多高层钢结构弹塑性层问位移角限值进行研究,结果表明用结构上的地震作用变化能够更直接地反映结构自身抗力的变化,因此,本文提出采用V_(bmax)-θ_(max)格式曲线表现和显示结构层问位移角变化,并由此确定防止结构倒塌的层间位移角限值。本文构造了两个典型的钢框架结构(五层、十五层),对弹塑性层问位移角限值应用动力增量法进行了数值研究,结果表明采用V_(bmax)-θ_(max)格式来描述IDA曲线是合适的且意义明确。用本文的改进IDA方法对多高层钢框架结构的弹塑性层间位移角限值进行数值研究,得到不同高度钢框架结构抗倒塌能力的一些规律,提出了钢框架结构弹塑性层间位移角限值的合理建议值。 对多高层钢结构中性能鉴定分析方法进行了研究。基于性能的结构评价就是既要考虑到结构的共性要求,又要根据不同的个性要求对结构在预计强度地震下的性能进行综合评定。静力推覆分析方法相比较其他分析方法而言,是目前最为实用的基于性能的结构抗震性能评定分析方法。 本文基于传统的静力推覆分析方法,提出了多高层钢框架抗震评定分析方法,在考虑多阶振型方面,基于振型参与质量系数对所需考虑的振型数量进行了定量限制;通过单自由度体系外力做功等于多自由度外力做功的原则,将多自由度能力曲线转化为单自由度能力曲线,这一等效转化过程尤其使得高阶模态对应的能力曲线更加合理;给出了目标位移数值求解的建议方法,使得这种分析方法在工程上更为简单易用。最后以一个八层钢框架结构在中震及大震下的性能评定为例,给出钢框架在不同强度地震下抗震性能变化及抗震鉴定评价的完整过程,同时证明了所建议方法的优点。
【学位授予单位】:同济大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TU973.13

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