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RC框架结构地震易损性研究

杨威  
【摘要】:本文以按照我国现行规范设计的钢筋混凝土(RC)框架结构为研究对象,考虑影响RC框架结构抗震性能的主导因素,设防烈度、层数、跨度等,结合我国RC框架的几何及荷载统计特性,设计66个典型RC框架结构;系统介绍了解析地震易损性模型的建立过程与关键问题;结合ATC63选波原则选取32条地震动记录,挑选PGA较大的水平分量的32条地震动分量,以ATC63推荐22条地震动记录作为基础,增加国内地震动记录,分析不同地震动记录集对于地震易损性函数的影响规律,采用ATC63推荐22条地震动记录作为RC框架结构地震易损性分析的输入地震动记录。非倒塌极限状态地震易损性函数的建立(方法1)。基于非线性分析软件OpenSEEs,采用基于力的梁柱单元建立RC框架结构的数值模型,模拟RC框架结构从完好到严重破坏变形阶段;以PGA和Sa(T1)为强度指标,采用多条带法,进行7次调幅,共计154次非线性动力时程分析,假定地震动强度水平与工程需求参数服从对数线性关系,建立RC结构的概率地震需要模型;结合中国抗震规范及震害资料,考虑国内相关学者的研究成果,以震害预测为目的,采用最大层间位移角作为工程需求参数,确定RC框架结构轻微、中等、严重和倒塌极限状态;采用基于位移的地震易损性理论框架,考虑地震动的不确定性、能力的不确定性和建模的不确定性,建立66个典型RC框架结构的地震易损性函数。以66个样本为统计分析对象,分析结构设计参数对于地震易损性模型参数(中位值和对数标准差)的影响规律;基于PGA强度指标,确定某一设防烈度下某一层数范围内RC框架结构的代表性地震易损性曲线参数取值,建立适用于群体震害预测的非倒塌极限状态的RC框架结构地震易损性模型。倒塌地震易损函数的建立(方法2)。采用了考虑退化的构件塑性铰模型,基于OpenSEEs建立考虑节点剪切变形的整体结构集中塑性铰模型;以Sa(T1)为地震动强度指标,采用增量动力分析方法(IDA),将结构的动力失稳点作为倒塌点,通过调整算法及收敛容差实现倒塌过程的模拟;假定倒塌点服从对数正态分布,考虑地震动不确定性和建模不确定性,建立各典型RC框架结构的倒塌地震易损性函数。以66个样本为统计分析对象,分析结构设计参数对倒塌地震易损性模型参数的影响规律,评价典型结构的抗倒塌性能,建立各典型结构倒塌易损性模型。基于PGA强度指标,确定某一设防烈度下某一层数范围内RC结构的代表性倒塌地震易损性曲线参数取值,建立适用于群体震害预测的RC框架结构倒塌地震易损性模型。对比方法1倒塌极限状态的地震易损性函数与方法2倒塌地震易损性函数,表明方法1倒塌地震易损性函数低估了结构倒塌概率。基于全概率定理,对基于位移的非倒塌状态地震易损性函数予以倒塌修正,建立各典型RC框架结构地震易损性模型。


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