钢筋混凝土框架结构的概率抗震性能评定与设计-结构工程专业论文.docxVIP

Classified Index: TU375.4 U.D.C: 624 Thesis for the Master Degree in Engineering PROBABILISTIC PERFORMANCE-BASED SESMIC EVALUATION AND DESIGN OF RC FRAME STRUCTURES Candidate： Dong Tao Supervisor： Prof. Lu Dagang Academic Degree Applied for： Master of Engineering Speciality： Structural Engineering Affiliation： School of Civil Engineering Date of Defence： June, 2009 Degree-Conferring-Institution： Harbin Institute of Technology 摘要 摘 要 摘 要 随着基于性能的地震工程理论逐渐被地震工程界认知，对其的研究已成为当 前地震工程界的热点。该理论以结构抗震性能目标为依据，以结构性能分析为基 础进行结构抗震设计和评定，要求结构在未来地震作用下具有可预见的抗震性 能。基于性能的地震工程理论在我国还处于起步阶段，开展这方面的研究对工程 结构的设计和评定具有重大的意义。 需求能力系数法(DCFM)是第二代基于性能地震工程的性能评定(DCFE)和设 计(DCFD)方法。需求能力系数法以考虑地震需求分析和结构抗震能力分析过程 中的不确定性为出发点，通过全概率的理论推导得到了衡量结构性能水准的性能 指标——能力需求比和置信概率。 本文依托一按现行抗震规范设计的钢筋混凝土框架结构，采用需求能力系数 设计法(DCFM)，对其“三水准”性能进行评定(DCFE)和设计(DCFD)。 基于需求能力系数法的性能评定主要分为两部分：需求分析和能力分析。 需求分析包括需求中位值分析和需求系数分析。需求分析采用对数正态需求 模型，以谱加速度为地震动强度参数，以最大层间位移角为需求参数，采用基于 蒙特卡罗模拟的弹塑性时程分析方法进行分析计算。分析过程考虑结构和地震动 随机性，采用拉丁超立方抽样，组成结构—地震动随机抽样样本。对结果进行统 计分析，得到对应于三个设防水准的地震需求，即需求中位值和随机性需求对数 标准差。根据分析过程中地震动的谱加速度调幅范围采用一次条带法、二次条带 法、云图法、调幅云图法、多条带法方法和增量动力分析法等六种方法分别进行 需求分析，并对统计结果进行分析比较。对需求分析不确定性的考虑主要来自于 结构阻尼、自振周期、分析方法等。 能力分析同样包括能力中位值分析和能力系数分析。采用对数正态能力模 型，选择最大层间位移角作为能力参数。能力分析方法采用随机 Pushover 分析 方法和随机 IDA 分析方法。二者均是将随机函数统计矩分析方法与传统的确定 性 Pushover 分析和 IDA 分析相结合，在分析过程中对结构和地震动随机性通过 蒙特卡罗模拟加以考虑。能力不确定性主要来自于分析过程，不同的分析过程所 引入的不确定性不尽相同。“三水准”中的“小震”和“中震”采用随机 Pushover 分析方法，“大震”采用随机 IDA 分析方法，对分析结果进行统计得到对应于“三 水准”的能力中位值和随机性能力对数标准差。 - I - 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 需求能力系数法性能评定的目标是计算能力需求比和置信概率两个性能指 标。能力需求比能够直观的表征结构抗震安全性大小，而置信概率能够从可靠度 的角度衡量该性能水准下结构满足既定性能目标的概率。 本文采用现有性能设计方法和需求能力系数法相结合提出了采用 DCFM 进 行设计的方法。(1) 给出了基于 DCFE 性能评定的设计法的设计步骤，即采用“设 计—评定—设计”的原则，并提出了基于性能评定的三阶段需求能力系数设计方 法。该方法采用对按规范设计的结构进行需求分析，并据此进行基于 DCFD 的 三阶段性能设计，给出了对应于各性能水准的基底剪力。(2) 采用直接基于位移 的设计法和 DCFD 相结合，提出了直接基于位移的需求能力系数设计法。首先 将原结构等效为一单自由度体系，分别构造弹塑性位移谱和高阻尼弹性位移谱， 以此作为需求中位值并据此采用 DCFD 计算等效体系相应于各性能水准的能力 中位值及设计基底剪力。 关键词：需求能力系数法；概率地震需求分析；概率抗震能力分析；性能评定； 性能设计 II — Abs Abstract Abstract After the recognition of Performance-Based