混凝土結(jié)構(gòu)地震需求估計(jì)方法研究.pdf

1、基于性能抗震工程PBSE理論是21世紀(jì)國(guó)際地震工程界的重要課題,而準(zhǔn)確有效地評(píng)估結(jié)構(gòu)在地震作用下的最大反應(yīng)(地震需求)則是其關(guān)鍵所在。圍繞混凝土結(jié)構(gòu)的地震需求估計(jì)方法,本文進(jìn)行了以下幾個(gè)方面的研究工作:
　　 1.在對(duì)常規(guī)Pushover分析方法的精度以及適用范圍進(jìn)行詳細(xì)分析的基礎(chǔ)上,考慮模態(tài)Pushover分析和自適應(yīng)Pushover分析當(dāng)中一些值得借鑒的思想,對(duì)常規(guī)Pushover分析方法提出改進(jìn),建議了兩種修正的Pusho

2、ver分析方法。修正方法Ⅰ考慮了結(jié)構(gòu)屈服后振動(dòng)特性的改變,推覆分析過(guò)程中根據(jù)結(jié)構(gòu)的屈服振型對(duì)其屈服后的形狀向量及水平荷載模式進(jìn)行修正,減小了Pushover方法對(duì)結(jié)構(gòu)樓層及層間位移的估計(jì)誤差。修正方法Ⅱ在修正方法Ⅰ的基礎(chǔ)上,考慮多階振型的組合效應(yīng),進(jìn)一步提高了其估計(jì)精度。對(duì)于以整體機(jī)制失效的框架,修正方法Ⅱ的估計(jì)誤差約為5％左右;而對(duì)于以局部機(jī)制失效的框架,該方法的估計(jì)誤差也能控制在10％左右的范圍。
　　 2.收集30組雙分量

3、近場(chǎng)地震加速度記錄,分別計(jì)算其水平及豎向分量的加速度反應(yīng)均值譜,發(fā)現(xiàn)近場(chǎng)地震的確具有明顯高于遠(yuǎn)場(chǎng)地震的豎向效應(yīng)。對(duì)6層和10層框架結(jié)構(gòu)算例按是(否)考慮豎向效應(yīng)兩種情況進(jìn)行動(dòng)力時(shí)程分析,分析結(jié)果表明,近場(chǎng)地震豎向效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)的樓層和層間位移需求具有明顯的增大作用。合理考慮近場(chǎng)地震豎向效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)水平方向位移需求的影響,對(duì)傳統(tǒng)Pushover分析方法提出了改進(jìn),改進(jìn)后的方法首先按一定方式在結(jié)構(gòu)的每一個(gè)集中質(zhì)量處施加豎向地震力,然后對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行水

4、平方向的Pushover分析。采用4種Pushover分析方法估計(jì)了兩個(gè)框架結(jié)構(gòu)算例的樓層及層間位移需求,并根據(jù)時(shí)程分析統(tǒng)計(jì)結(jié)果對(duì)4種方法的準(zhǔn)確性進(jìn)行了評(píng)估。
　　 3.基于Pushover理論的基本假定,推導(dǎo)了多自由度體系結(jié)構(gòu)與其等效單自由度體系之間的能量轉(zhuǎn)換關(guān)系,建議了一種估計(jì)多自由度體系結(jié)構(gòu)變形能及地震耗能的近似方法。在此基礎(chǔ)上,借鑒混凝土構(gòu)件損傷性能評(píng)估的基本思想,提出一種評(píng)價(jià)混凝土結(jié)構(gòu)整體抗震性能的簡(jiǎn)化方法。該方法綜合

5、考慮結(jié)構(gòu)的最大變形及地震耗能對(duì)其整體抗震性能的影響,基于Park-Ang損傷模型計(jì)算結(jié)構(gòu)的整體損傷指數(shù),并據(jù)此對(duì)其整體抗震性能進(jìn)行綜合評(píng)估。算例分析表明,簡(jiǎn)化方法估計(jì)所得結(jié)構(gòu)地震耗能與時(shí)程分析結(jié)果較為接近,且估計(jì)結(jié)果偏于安全。
　　 4.分析了基本不確定因素通過(guò)結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行傳遞,并使結(jié)構(gòu)的地震需求參數(shù)也出現(xiàn)不確定性的過(guò)程。探討了將FOSM法、Tornado圖形法和直接統(tǒng)計(jì)法應(yīng)用于敏感性分析的優(yōu)勢(shì)和局限性。以一個(gè)典型混凝土框架結(jié)構(gòu)

6、為例,綜合運(yùn)用一次二階矩方法、Tromado圖表法和直接統(tǒng)計(jì)法,估計(jì)了4種結(jié)構(gòu)地震需求參數(shù)對(duì)于一系列基本不確定因素的敏感度,進(jìn)而對(duì)基本不確定因素的重要性進(jìn)行了排序。分析結(jié)果表明,結(jié)構(gòu)的地震需求對(duì)地震動(dòng)的強(qiáng)度和特征最為敏感。
　　 5.提出一種新的地震動(dòng)隨機(jī)模型,并根據(jù)不同的場(chǎng)地類別和設(shè)計(jì)地震分組,參照現(xiàn)行抗震規(guī)范譜對(duì)地震動(dòng)隨機(jī)模型中的參數(shù)進(jìn)行了標(biāo)定。從新的地震隨機(jī)動(dòng)模型出發(fā),基于概率可靠度理論確定了結(jié)構(gòu)彈性及彈塑性位移需求的概率