鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)損傷性能設(shè)計及整體抗震能力分析.pdf

1、隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，人們對建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能提出了更高的要求?；谛阅艿目拐鹪O(shè)計方法的提出，使人們對結(jié)構(gòu)的抗震性能更加明確，符合了時代發(fā)展的要求?；谛阅艿目拐鹪O(shè)計方法主要特點就是能夠根據(jù)用戶所提出的某個性能指標(biāo)或多個性能指標(biāo)的基礎(chǔ)上進(jìn)行相應(yīng)的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計，改變了以往傳統(tǒng)的抗震設(shè)計思想中抗震性能不明確的特點，即“小震不壞，中震可修，大震不倒”的思想。如何選擇一個合適的性能指標(biāo)來評價結(jié)構(gòu)的地震損傷，是結(jié)構(gòu)基于性能抗震設(shè)

2、計的關(guān)鍵問題。由于Park& Ang提出的雙參數(shù)損傷模型能夠綜合考慮結(jié)構(gòu)的最大位移響應(yīng)和累積滯回耗能的耦合作用，在評估結(jié)構(gòu)地震損傷具有一定的先進(jìn)性，從而被各國學(xué)者廣泛采用。本文在該模型基礎(chǔ)上提出了直接基于地震損傷性能的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計思想，并研究了基于該損傷模型的彈塑性反應(yīng)譜（損傷譜）及其應(yīng)用；圍繞鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件（梁、柱）和非結(jié)構(gòu)構(gòu)件（填充墻）的損傷特點，結(jié)合實際汶川地震的震害調(diào)查，分析了非結(jié)構(gòu)填充墻的自身抗震性能和耗能能力以及其對結(jié)構(gòu)

3、整體抗震能力的影響，研究了填充墻的有限元簡化分析模型，并采用有限元法對填充墻的面內(nèi)開裂和面外倒塌進(jìn)行了模擬和分析；最后提出了基于填充墻失效可控的結(jié)構(gòu)整體抗震能力提升方法。
　　本論文具體研究內(nèi)容如下：
　　首先，Park& Ang提出的雙參數(shù)損傷模型，主要涉及到結(jié)構(gòu)最大位移響應(yīng)和累積滯回耗能的計算，尤其是累積滯回耗能的計算比較困難；文中從能量原理出發(fā)，尋找出結(jié)構(gòu)累積滯回耗能與最大位移響應(yīng)的關(guān)系，從而為損傷模型的簡化計算提供了

4、極大的方便；此外，改變了以往“規(guī)范設(shè)計+損傷驗算”的損傷性能設(shè)計模式，即這種設(shè)計方法，實際上是將規(guī)范的彈塑性變形驗算轉(zhuǎn)換為損傷性能指標(biāo)的驗算；文中在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究了直接基于Park&Ang損傷模型的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計方法，從而真正使損傷性能指標(biāo)能夠在結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中就起到控制作用。
　　其次，在 Park& Ang損傷模型的基礎(chǔ)上，研究了基于損傷的彈塑性反應(yīng)譜——損傷譜（簡稱“RD譜”）。通過自編程序和大量的計算，回歸得到了四類場地

5、 RD譜的計算公式及其擬合參數(shù)。RD譜綜合考慮了結(jié)構(gòu)的最大位移響應(yīng)和結(jié)構(gòu)累積滯回耗能的耦合作用，更加符合結(jié)構(gòu)在實際罕遇地震作用下的行為，相對于以往的僅考慮單一位移（延性）指標(biāo)或能量指標(biāo)的彈塑性反應(yīng)譜，具有一定的先進(jìn)性。RD譜與已有研究的Rμ譜定性比較，說明考慮地震動持時作用的重要性和必要性。另外，Pushover分析方法的提出使得彈塑性反應(yīng)譜從理論研究走向了應(yīng)用階段。文中提出了基于RD譜的能力譜方法，并結(jié)合模態(tài)Pushover分析，能夠

6、方便快速的求得結(jié)構(gòu)的極限位移（延性）能力，可為結(jié)構(gòu)的抗倒塌性能評估提供依據(jù)，從而使RD譜在結(jié)構(gòu)性能評估中得以應(yīng)用。
　　第三，根據(jù)5.12汶川大地震的震害調(diào)查，結(jié)合鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的梁柱構(gòu)件以及非結(jié)構(gòu)構(gòu)件填充墻的震害特點，分析了填充墻自身的抗震性能和耗能能力以及其對結(jié)構(gòu)整體抗震性能的影響。研究了填充墻的簡化計算模型，并針對填充墻的面外倒塌現(xiàn)象進(jìn)行有限元模擬，說明了考慮填充墻構(gòu)造措施的重要性。此外，對填充墻的面內(nèi)開裂問題，同樣進(jìn)行了有

7、限元分析，得到了各砌體強(qiáng)度的填充墻裂縫寬度與結(jié)構(gòu)層間位移角的曲線，從而可為填充墻的抗震性能設(shè)計提供依據(jù)。
　　最后，根據(jù)填充墻自身的材料特性和功能需求，給出了失效填充墻的概念，即允許填充墻預(yù)先破壞吸收地震能量，保護(hù)重要的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，從而增加結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)防能力；研究了基于填充墻失效的結(jié)構(gòu)整體抗震能力提升方法；為避免填充墻的失效影響結(jié)構(gòu)的使用功能，研究了失效填充墻的可控措施——鉛剪切型阻尼器；由于布置了鉛阻尼器，使得填充墻的失效得到了有