城市震害模擬中的RC框架結(jié)構(gòu)自動化精細建模方法研究.pdf

1、我國地震頻發(fā)，地震曾造成了大量人員傷亡和財產(chǎn)損失。震害經(jīng)驗表明，建筑的倒塌是造成人員傷亡的最主要因素。隨著我國城市化的快速發(fā)展，大量人口和財富在城市聚集，城市變得日益復(fù)雜和脆弱，作為城市活動的主要載體的建筑，其抗震性能對城市的抗震能力至關(guān)重要。因此，需要采取措施最大限度的減輕地震災(zāi)害風險，提高我國城市地震災(zāi)害防御能力。目前，數(shù)值模擬手段已成為分析城市建筑群地震行為（特別是缺乏震害經(jīng)驗的區(qū)域）的重要手段，可用于評估城市的抗震減災(zāi)能力，發(fā)現(xiàn)

2、城市薄弱環(huán)節(jié)，為政府開展防震減災(zāi)工作提供有力的依據(jù)。
　　城市建筑群震害模擬的重要挑戰(zhàn)之一是如何對數(shù)量龐大的城市建筑進行合理建模，并準確地模擬出建筑物在地震下的破壞行為。獲取每一棟建筑結(jié)構(gòu)的圖紙和詳細信息有一定的局限性和很大的難度，建立模型并對其進行數(shù)值模擬、計算分析過程繁瑣復(fù)雜，耗時時間長，需要投入大量的人力、物力和財力，不切合實際，難以實現(xiàn)。目前，城市層次的逐棟建模主要基于簡化的層模型，并充分利用GIS數(shù)據(jù)對城市進行自動化建模

3、。為了進一步克服層模型缺乏對結(jié)構(gòu)破壞模式、損傷細節(jié)和損傷機理等因素考慮的不足，本文針對城市中最為典型的結(jié)構(gòu)形式—鋼筋混凝土(RC)框架結(jié)構(gòu)，探索出了基于精細纖維模型結(jié)構(gòu)的自動化精細建模方法。本文主要工作包括:
　　(1)總結(jié)歸納了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在地震作用下的動力特性和典型震害，對國內(nèi)外不同結(jié)構(gòu)震害模擬方法進行了對比分析，并提出了目前研究中急需解決的問題。
　　(2)建立了基于精細纖維模型的RC框架結(jié)構(gòu)自動化精細建模方法，并進

4、行了程序?qū)崿F(xiàn)。在已知結(jié)構(gòu)層數(shù)、屋頂形狀及面積的條件下，基于框架結(jié)構(gòu)自振周期經(jīng)驗公式估算出結(jié)構(gòu)的自振周期，運用結(jié)構(gòu)動力學(xué)理論和多高層結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計方法求解出結(jié)構(gòu)的層間剛度和梁、柱尺寸。基于規(guī)范要求，提出了梁、柱截面的簡化配筋方法，最終實現(xiàn)了從有限建筑信息到每個構(gòu)件配筋的自動化設(shè)計方法。
　　(3)采用非線性有限元軟件MSC.MARC的命令流和參數(shù)化建模技術(shù)，給出了自動化建模技術(shù)的程序?qū)崿F(xiàn)方法，并實現(xiàn)了基于用戶子程序THUFIBER的框