RC框架結(jié)構(gòu)抗地震側(cè)向倒塌可靠度分析與COF概率評(píng)定.pdf

1、強(qiáng)烈地震作用下建筑結(jié)構(gòu)的倒塌是造成經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡的主要原因,因此對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗地震倒塌性能評(píng)定并提出更加合理的抗倒塌設(shè)計(jì)方法至關(guān)重要。汶川地震表明,即使按現(xiàn)行規(guī)范設(shè)計(jì)的建筑結(jié)構(gòu),在遭遇不可預(yù)見(jiàn)的罕遇甚至特大地震時(shí),都有發(fā)生倒塌的可能性。同時(shí)還發(fā)現(xiàn),很多按強(qiáng)柱弱梁準(zhǔn)則設(shè)計(jì)的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)并沒(méi)有發(fā)生預(yù)期的破壞模式。因此,對(duì)按現(xiàn)行抗震規(guī)范設(shè)計(jì)的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)在地震作用下的倒塌失效模式和可靠性進(jìn)行細(xì)致的分析,對(duì)強(qiáng)柱弱梁系數(shù)(COF)進(jìn)

2、行科學(xué)的評(píng)估,具有重要的理論意義和工程價(jià)值。地震作用下結(jié)構(gòu)的倒塌模式主要可以分為兩大類(lèi):側(cè)向增量倒塌(簡(jiǎn)稱(chēng)側(cè)向倒塌)和豎向連續(xù)倒塌。本文主要研究前者,即隨著外荷載的不斷增加,由于產(chǎn)生過(guò)大層間變形而導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)整體動(dòng)力失穩(wěn)。本文主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)按現(xiàn)行規(guī)范設(shè)計(jì)了三層、五層和九層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu),采用OpenSees對(duì)三個(gè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了有限元建模?；赑ushover方法,對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了非線(xiàn)性靜力分析,通過(guò)Pushover曲線(xiàn)獲

3、得了超強(qiáng)系數(shù)和延性系數(shù)等抗倒塌能力指標(biāo)?；贗DA方法,對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了非線(xiàn)性動(dòng)力時(shí)程分析,用基于頻率的統(tǒng)計(jì)方法獲得了結(jié)構(gòu)的倒塌概率,得到了基于地震動(dòng)強(qiáng)度的倒塌易損性曲線(xiàn),通過(guò)易損性曲線(xiàn)獲得了結(jié)構(gòu)的抗地震倒塌安全性評(píng)定指標(biāo)——側(cè)向倒塌能力裕度比CMR。
　　(2)對(duì)鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的側(cè)向倒塌典型失效模式進(jìn)行了分析,獲得了7種典型的側(cè)向倒塌失效模式。將常用于結(jié)構(gòu)整體的概率地震需求分析方法應(yīng)用于結(jié)構(gòu)構(gòu)件,獲得了結(jié)構(gòu)構(gòu)件的概率地震需求模型

4、?；诂F(xiàn)行規(guī)范預(yù)測(cè)公式和國(guó)內(nèi)外研究成果,獲得了結(jié)構(gòu)構(gòu)件的概率抗震能力模型。建立了構(gòu)件的極限狀態(tài)方程,獲得了結(jié)構(gòu)構(gòu)件的條件失效概率。采用系統(tǒng)可靠度方法,對(duì)每種典型失效模式進(jìn)行了地震易損性分析。結(jié)合場(chǎng)地的概率地震危險(xiǎn)性分析結(jié)果,獲得了地震作用下典型失效模式的年失效概率。
　　(3)對(duì)鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)在地震作用下的側(cè)向倒塌整體可靠性進(jìn)行了分析,以結(jié)構(gòu)最大層間位移角作為結(jié)構(gòu)整體性能參數(shù),采用多條帶法進(jìn)行結(jié)構(gòu)整體的概率地震需求分析,獲得了

5、不同地震強(qiáng)度下結(jié)構(gòu)最大層間位移角需求的中位值和對(duì)數(shù)標(biāo)準(zhǔn)差。采用IDA方法,獲得了結(jié)構(gòu)抗倒塌能力的中位值和對(duì)數(shù)標(biāo)準(zhǔn)差。采用一次可靠度方法,獲得了結(jié)構(gòu)在不同地震動(dòng)強(qiáng)度下的側(cè)向倒塌概率,并對(duì)上述三種方法的分析結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析。
　　(4)在結(jié)構(gòu)抗地震側(cè)向倒塌可靠性分析的基礎(chǔ)之上,對(duì)結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法中的強(qiáng)柱弱梁系數(shù)COF進(jìn)行了概率評(píng)定。首先采用基于失效模式的可靠性分析方法,對(duì)不同COF的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了可靠性分析,獲得了全梁失效模式控制的CO