钢筋混凝土结构损伤性能设计及整体抗震能力分析-结构工程专业论文.docxVIP

国内图书分类号：TU352/TU355 学校代码：10213 国际图书分类号：624 密级：公开 工学博士学位论文 钢筋混凝土结构损伤性能设计及 整体抗震能力分析 博 博 士 研 究 生：杨 伟 导 师：欧进萍 教授 申 请 学 位：工学博士 学 科：结构工程 所 在 单 位：深圳研究生 答 辩 日 期：2010 年 10 月 授予学位单位：哈尔滨工业大学 Classified Index: TU352/TU355 U.D.C: 624 Dissertation for the Doctoral Degree of Engineering DAMAGE BASED SEISMIC DESIGN AND GLOBAL SEISMIC CAPACITY ANALYSIS OF REINFORCED CONCRETE STRUCTURES Candidate: Yang Wei Supervisor: Prof. Ou Jinping, Member of CAE Academic Degree Applied for: Doctor of Engineering Specialty: Structural Engineering Affiliation: Shenzhen Graduate School Date of Defense: October, 2010 Degree-Conferring-Institution: Harbin Institute of Technology 摘 摘 要 - - I - 摘 要 随着社会经济的发展和人民生活水平的提高，人们对建筑结构的抗震性能 提出了更高的要求。基于性能的抗震设计方法的提出，使人们对结构的抗震性 能更加明确，符合了时代发展的要求。基于性能的抗震设计方法主要特点就是 能够根据用户所提出的某个性能指标或多个性能指标的基础上进行相应的结构 抗震设计，改变了以往传统的抗震设计思想中抗震性能不明确的特点，即“小 震不坏，中震可修，大震不倒”的思想。如何选择一个合适的性能指标来评价 结构的地震损伤，是结构基于性能抗震设计的关键问题。由于 Park Ang 提 出的双参数损伤模型能够综合考虑结构的最大位移响应和累积滞回耗能的耦合 作用，在评估结构地震损伤具有一定的先进性，从而被各国学者广泛采用。本 文在该模型基础上提出了直接基于地震损伤性能的结构抗震设计思想，并研究 了基于该损伤模型的弹塑性反应谱（损伤谱）及其应用；围绕钢筋混凝土结构 构件（梁、柱）和非结构构件（填充墙）的损伤特点，结合实际汶川地震的震 害调查，分析了非结构填充墙的自身抗震性能和耗能能力以及其对结构整体抗 震能力的影响，研究了填充墙的有限元简化分析模型，并采用有限元法对填充 墙的面内开裂和面外倒塌进行了模拟和分析；最后提出了基于填充墙失效可控 的结构整体抗震能力提升方法。 本论文具体研究内容如下： 首先，Park Ang 提出的双参数损伤模型，主要涉及到结构最大位移响 应和累积滞回耗能的计算，尤其是累积滞回耗能的计算比较困难；文中从能量 原理出发，寻找出结构累积滞回耗能与最大位移响应的关系，从而为损伤模型 的简化计算提供了极大的方便；此外，改变了以往“规范设计+损伤验算”的 损伤性能设计模式，即这种设计方法，实际上是将规范的弹塑性变形验算转换 为损伤性能指标的验算；文中在此基础上，进一步研究了直接基于 Park Ang 损伤模型的结构抗震设计方法，从而真正使损伤性能指标能够在结构抗震 设计中就起到控制作用。 其次，在 Park Ang 损伤模型的基础上，研究了基于损伤的弹塑性反应 谱——损伤谱（简称“RD 谱”）。通过自编程序和大量的计算，回归得到了四 类场地 RD 谱的计算公式及其拟合参数。RD 谱综合考虑了结构的最大位移响应 和结构累积滞回耗能的耦合作用，更加符合结构在实际罕遇地震作用下的行 为，相对于以往的仅考虑单一位移（延性）指标或能量指标的弹塑性反应谱， 哈尔滨工业大学工学博士学位论文 哈尔滨工业大学工学博士学位论文 - - II - 具有一定的先进性。RD 谱与已有研究的 Rμ 谱定性比较，说明考虑地震动持时 作用的重要性和必要性。另外，Pushover 分析方法的提出使得弹塑性反应谱从 理论研究走向了应用阶段。文中提出了基于 RD 谱的能力谱方法，并结合模态 Pushover 分析，能够方便快速的求得结构的极限位移（延性）能力，可为结构 的抗倒塌性能评估提供依据，从而使 RD 谱在结构性能评估中得以应用。 第三，根据 5.12 汶川大地震的震害调查，结合钢筋混凝土结构的梁柱构 件以及非结构构件填充墙的震害特点，分析了填充墙自身的抗震性能和耗能能 力以及其对结构整体抗震性能的影响。研