中小學(xué)多層框架結(jié)構(gòu)地震易損性和可靠性研究.pdf

1、現(xiàn)如今建筑物的功能和結(jié)構(gòu)形式越來越復(fù)雜,針對不同重要性的結(jié)構(gòu)進(jìn)行不同級別的抗震設(shè)計,或針對不同用途建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力進(jìn)行較準(zhǔn)確的估計,對于減少地震災(zāi)害損失變得至關(guān)重要,例如關(guān)系到大量少年兒童生命安全的中小學(xué)教學(xué)用建筑。而對結(jié)構(gòu)進(jìn)行地震易損性和可靠性分析是這一工作的前提基礎(chǔ)。結(jié)合近年來發(fā)生在我國的大地震中,中小學(xué)教學(xué)用多層框架結(jié)構(gòu)破壞嚴(yán)重的背景,本文研究了分別按照現(xiàn)行規(guī)范設(shè)計、按照上一代規(guī)范設(shè)計以及按照上一代規(guī)范設(shè)計且經(jīng)過翼墻加固的此三類

2、結(jié)構(gòu)的地震易損性和可靠性,并對規(guī)范對此類結(jié)構(gòu)的改進(jìn)以及翼墻加固方法的效果做了對比分析。該分析研究為提高此類建筑的地震安全性、制定相應(yīng)的防災(zāi)減災(zāi)措施提供了必要的基礎(chǔ)。
　　本文首先對結(jié)構(gòu)地震可靠度的發(fā)展做了回顧,然后對當(dāng)前計算結(jié)構(gòu)可靠度的幾種方法做了介紹和分類總結(jié),將這些方法分為以下四大類:基于功能函數(shù)、不適用于復(fù)雜結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的一次二階矩法;適用面較廣,但計算量較大的基于統(tǒng)計學(xué)方法的蒙特卡洛法;結(jié)合以上兩種方法的響應(yīng)面法;將地震發(fā)生概

3、率作為已知概率分布,而直接進(jìn)行概率密度積分的方法。選取第四大類方法中的概率 Pushover分析方法,并對該方法進(jìn)行了改進(jìn),作為本文進(jìn)行結(jié)構(gòu)地震易損性和可靠性分析的方法。首先介紹了概率 Pushover分析方法的理論基礎(chǔ),即反應(yīng)譜隨機(jī)化理論和 Pushover分析方法;然后解決了結(jié)構(gòu)自身隨機(jī)變量等概率采樣的問題,改進(jìn)了ATC-40中計算結(jié)構(gòu)等效周期的方法,使其更加適用于大量計算結(jié)構(gòu)樣本的要求;最后完善了概率 Pushover方法的各步驟

4、,使其完整銜接和有機(jī)結(jié)合,并以 OpenSees為平臺,完成了改進(jìn)的概率 Pushover分析方法的計算程序。運用該程序,進(jìn)行了按上一代規(guī)范和按現(xiàn)行規(guī)范設(shè)計的中小學(xué)教學(xué)用多層框架結(jié)構(gòu),以及按上一代規(guī)范設(shè)計的翼墻加固后的此類結(jié)構(gòu)地震易損性和可靠性的對比分析。在這一過程中,本文首先對兩代規(guī)范中多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的相關(guān)設(shè)計條文進(jìn)行了詳細(xì)的對比;并參照兩代規(guī)范按照Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ度設(shè)防設(shè)計了南方地區(qū)中小學(xué)常用的多層框架結(jié)構(gòu)教學(xué)用建筑,以及采用

5、翼墻加固設(shè)計的此類結(jié)構(gòu)作為分析用代表性結(jié)構(gòu);然后,利用本文編寫的程序,計算得到了各代表性結(jié)構(gòu)的地震易損性曲線和地震可靠度;最后對各代表性結(jié)構(gòu)的地震易損性和可靠性做了對比分析;此外,本文還按照新版規(guī)范設(shè)計了丙類設(shè)防的一般建筑,將其地震易損性和可靠性與上述各代表性結(jié)構(gòu)的計算結(jié)果進(jìn)行了對比分析。最終得出了以下結(jié)論:對于中小學(xué)教學(xué)用建筑,在Ⅵ度和Ⅶ度設(shè)防地區(qū),對按照上一代規(guī)范設(shè)計的結(jié)構(gòu)進(jìn)行翼墻加固可以達(dá)到現(xiàn)行規(guī)范設(shè)計結(jié)構(gòu)的可靠度水平,而在Ⅷ度和