鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗震性能分析方法及體系可靠性研究.pdf

1、到2008年我國《建筑結(jié)構(gòu)抗震規(guī)范》(GBJ11-89)實(shí)施近20年，新抗震規(guī)范(GB50011-2001)實(shí)施也有7年時間，我國四川汶川大地震，造成了巨大的人員傷亡、房屋倒塌和經(jīng)濟(jì)損失，這些房子大部分是89規(guī)范實(shí)施后建造的，發(fā)生這么大規(guī)模的倒塌需要我們對現(xiàn)行抗震設(shè)計(jì)理論、抗震設(shè)計(jì)方法和結(jié)構(gòu)構(gòu)造措施等進(jìn)行反思，對其進(jìn)行深入研究，以保證這些結(jié)構(gòu)適用性的前提下，加強(qiáng)強(qiáng)震作用下的結(jié)構(gòu)安全性和可靠性。為此本文基于結(jié)構(gòu)的能量反應(yīng)研究了結(jié)構(gòu)抗震性能

2、分析方法，基于滯回能統(tǒng)計(jì)特征研究了結(jié)構(gòu)動力可靠度，以及通過基于隨機(jī)有限元方法對結(jié)構(gòu)的體系可靠度進(jìn)行分析主要研究內(nèi)容如下：
　　1、推導(dǎo)了彈性及彈塑性單自由度體系能量反應(yīng)方法以及能量譜計(jì)算方法，分析了地震動特性和結(jié)構(gòu)特性對能量反應(yīng)的影響規(guī)律，每類場地選取40條地震波計(jì)算了能量譜，并回歸了三段式能量譜簡化計(jì)算公式。
　　2、推導(dǎo)了簡化層模型多自由體系能量反應(yīng)的振型分解法和能量反應(yīng)時程計(jì)算方法，研究了彈塑性體系的滯回能的層間分布規(guī)

3、律。利用MSC.MARC建立了精細(xì)有限元模型，推導(dǎo)了精細(xì)有限元模型能量計(jì)算，研究了框架結(jié)構(gòu)和框架剪力墻結(jié)構(gòu)的能量反應(yīng)規(guī)律和塑性變形能的分布規(guī)律。提出了桿系構(gòu)件的塑性區(qū)長度和平面構(gòu)件的塑性區(qū)面積來衡量構(gòu)件塑性發(fā)展程度。
　　3、通過總結(jié)現(xiàn)行抗震設(shè)計(jì)方法和結(jié)構(gòu)抗震性能分析方法的不足，提出了基于能量的抗震性能分析方法，該方法利用塑性變形能在結(jié)構(gòu)間的分布研究結(jié)構(gòu)耗能機(jī)制，利用塑性區(qū)來定位結(jié)構(gòu)的破壞位置，結(jié)合材料損傷分析來衡量破壞程度，并利

4、用了某超高層結(jié)構(gòu)驗(yàn)證了該方法的可行性。
　　4、將多自由度體系等效為單自由度體系，利用等效線性化方法計(jì)算平穩(wěn)地震動作用下結(jié)構(gòu)滯變能的隨機(jī)反應(yīng)特征，然后基于Markov假設(shè)來求解結(jié)構(gòu)的動力可靠度，雖然可以通過這種基于結(jié)構(gòu)滯回能反應(yīng)來計(jì)算結(jié)構(gòu)動力可靠度，但是由于計(jì)算過程中存在過多的簡化和等效，其精度難以保證。
　　5、隨機(jī)有限元方法是結(jié)構(gòu)可靠度分析的較為精確的方法，具有重要的工程意義，利用前后處理軟件 GID結(jié)合 TCL語言及

5、TK圖形庫對隨機(jī)有限元軟件Opensees進(jìn)行了可視化處理，形成了隨機(jī)有限元可靠度分析模塊，并利用此軟件進(jìn)行精細(xì)有限元模型的可靠度和各隨機(jī)變量靈敏度分析，提出了利用重要隨機(jī)變量進(jìn)行結(jié)構(gòu)可靠度分析的方法。
　　6、設(shè)計(jì)了一系列層數(shù)的“強(qiáng)柱弱梁”和“強(qiáng)梁弱柱”兩種破壞模式的框架結(jié)構(gòu)模型，建立了基于纖維單元的精細(xì)隨機(jī)有限元模型，模型考慮了混凝土和鋼筋對結(jié)構(gòu)的貢獻(xiàn)。進(jìn)行結(jié)構(gòu)體系可靠度分析，“強(qiáng)柱弱梁”體系的可靠性要大于“強(qiáng)梁弱柱”體系的可