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水平地震作用下框架结构鲁棒性设计方法研究

张磊  
【摘要】:随着科技的不断发展,结构工程领域也在发生着飞速的变化。各种新技术、新方法的运用推动着人类的建筑水平走向了新高度。我国的建筑水平现在也有了长足的进步,随着新一批建筑结构规范的制定实施,我国的建筑设计形式也更加合理、更加安全。但是结构设计领域仍然有许多亟待解决的共性问题值得去探索。 1968年英国Ronan Point公寓煤气爆炸事件和2001年美国“911”事件的发生使人们充分认识到了何如防止建筑物的连续性倒塌已成了结构设计领域的当务之急。为了衡量建筑结构的这种抵抗连续性倒塌的能力,学者们提出了“鲁棒性”。由于“鲁棒性”更多倾向于对结构的定性研究,如何从定量的角度去研究“鲁棒性”也是目前国内一大难题。 近几年世界各地的地震灾害不断发生,我国也发生了汶川和玉树两次特大地震,给我国带来了巨大的经济损失和人员伤害。对震区的调查发现,相对于抗震能力较好的剪力墙结构,框架结构体系遭受到的破坏较为严重,如何加强框架结构抵御地震灾害的能力也成了当务之急。本文借鉴之前学者的研究成果重新对结构的“鲁棒性”进行了量化分析。鲁棒性就是衡量结构抵抗由意外灾害带来的损伤的能力的大小,因而结构的鲁棒性大小不仅与构件在整体结构中的作用有关,也与结构整体的冗余度息息相关。本文提出了新的鲁棒性量化指标,并且这一思路不仅仅是对整体结构体系进行衡量,也提出了结构构件的鲁棒性指标,还就这两个指标提出了部分鲁棒性设计的思路。通过将构件进行逐一得拆除进行有限元计算得出相关地震极限承载力,并将结果代入新提出的公式与构件的重要性系数进行组合计算得出构件的鲁棒性指标。由不同构件的鲁棒性指标累加便得到了结构整体的鲁棒性指标。在相同地震力作用下,通过移除不同结构构件并计算鲁棒性的方法,说明了各构件对结构整体抗震能力和鲁棒性的影响差异是非常大的。最后通过不同结构构件的对比分析证明了新提出的鲁棒性公式的合理性与适用性。


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