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钢框架结构地震作用下累积损伤分析及试验研究

贲庆国  
【摘要】: 钢框架结构在地震作用下将进入非线性状态,相应地在结构的某些部位将产生损伤,结构的刚度和强度等力学性能随之降低,这种降低直接影响到结构的动力特性,从而影响到结构以后的抗震性能。因此,如何确定结构在一次或多次地震作用后的力学性能就成了进行结构在多次地震作用下动力分析的重要内容,为了达到这个目的,首先需要确定结构在每次地震作用后各层的累积损伤指数,再通过损伤指数来定量确定结构的剩余刚度和剩余强度。本文从这一目的出发,应用损伤力学理论,建立钢框架结构考虑累积损伤的恢复力模型,并通过试验验证所建模型的可行性,为地震作用后损伤结构抗震能力评估和修复提供分析基础。 全文共分七章 第一章介绍了结构累积损伤研究的研究现状,对现有建筑结构地震损伤评估模型进行了论述,指出对实际结构应用的不足之处,提出了本文的研究目的,设想和方法。 第二章基于损伤力学理论,采用损伤指数的双参数表示法,建立了一种以剪切变形为主钢结构构件考虑损伤累积效应的恢复力模型,并且确定了一些参数,该累积损伤恢复力模型考虑了构件的刚度强度退化。 第三章利用平面钢构件考虑损伤累积效应的恢复力模型,结合结构动力学的理论,建立了钢构件考虑损伤累积效应的弹塑性刚度矩阵,为钢框架结构在多次地震作用下的考虑损伤累积效应的弹塑性动力分析奠定了基础。并且编制了变形以剪切型为主的钢框架结构考虑损伤累积效应的弹塑性动力分析程序—SFADA,并通过算例验证了其用于剪切型结构弹塑性动力分析的正确性。 第四章介绍了钢框架结构振动台试验,包括试验模型,试验工况,试验数据的处理,为所建模型提供了试验依据。 第五章将计算结果与试验结果进行对比,通过对比表明:本文所提出的分析方法的可行性。 第六章结合当前国内外已有的研究成果,提出了钢框架结构基于地震损伤性能的抗震设计方法。 第七章论述本课题研究的主要结论和有待解决的问题研究。


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