钢筋混凝土结构基于性能的抗震分析及破坏评估.docx

西安建筑科技大学申请博士学位论立 西安建筑科技大学申请博士学位论立 铜筋混凝土结构基于性能的抗震司F究及破坏评估 钢筋混凝土结构基于性能的抗震研究及破坏评估 专 业： 结构工程 博士生： 史庆轩 指导教师： 赵鸿铁 摘要 国内外大量的震害表明．结构在中等强度或强烈地震作用下．都产生了严重的破坏甚至倒 塌。造成了巨大的经济损失和人员伤亡；在我国钢筋混凝土结构非常普及，研究其从开裂、 屈服、直至倒塌各阶段的性能具有重要的理论意义和实用价值。近几年来，伴随着基于性 能抗震设计理论逐步被地震工程界所认同，对其研究已成为当前地震工程界的热点。本文 采用理论分析和试验研究相结合的方法，以结构的非线性地震反应分析为手段．对钢筋混凝 土结构基于性能的抗震理论和方法以及破坏评估开展了研究，具体为以F几方面的内容： 在国内外已有的钢筋混凝土结构非线性动力分析基础上，本文提出了一种贝有分布柔度 的抒件单元模型。推导求得了构件的柔皮系数和剐皮系数，建立了考虑刷域影嫡的构件单元剐 度矩阵；利用纤维模型法确定截面的弯矩一曲率关系骨架曲线．其滞回性能通过三个控制参数 来反映构件的刚度退化、强度退化以及由于裂缝的开展、闭合和钢筋粘结滑移引起的捏拢现象。 遵循截面一一构件一一结构不同层次发展的路径，建立了采用拟三维杆系力学分析模型对 钢筋混凝土结构进行非线性地震反应分析的理论。 在对截面高宽比较小的钢筋混凝土柱的恢复力性能试验研究和计算机模拟分析的基础 上，对大型火电厂钢筋混凝土结构主厂房纵向框架一剪力墙结构体系进行了模型结构的拟 动力试验，输入El—Centro地震波．研究了模型结构在整个试验中的开裂过程、屈服顺序， 耗能能力、刚度退化、承载力及滞回性能等，探讨了结构在地震作用下的破坏机理及其薄 弱环节或部位。 在试验研究的基础上。分别对平面框架一剪力墙模型结构和大型火电厂主厂房纵向钢 筋混凝土框架一剪力墙原型结构进行了非线性地震反应分析。通过与试验结果的比较验汪 了本文提出的非线性地震反应分析方法，分析这种结构体系的抗震性能和薄弱部位．为指 导这类结构体系的抗震设计以及进行更深入的研究等提供了基础资料。 结合基于性能的抗震设计理论和方法，本文提出了一种考虑高振型影响的水平侧向力 分布模式进行结丰盘的菲线性静力箍覆分析。分析了钢筋湿凝土结构各阶段的幽力、变彤、 和塑性铰出现位置等．该方法可方便地找出结构的薄弱部位和破坏模式。依据推覆分析得 到的基底剪力一顶点位移曲线，利用能力谱法和改进的能力谱法计算了结构的顶点位移， 并进而按照推覆分析分别对钢筋混凝土框架一剪力墙模型结构和框架结构实例进行了基于 摘 摘 要 位移的抗震性能评估。 结构的地震破坏评估是建立在地震破坏准则和破坏模型基础上的，本文在对已有的地 震破坏准则和破坏模型进行评述的基础上，认为基于变形和能量的双重破坏准则可较好地 反映结构的实际震窖，并根据倒塌极限状态方程提出了改进的Park＆Ang．地震破坏模型。 还按照Park＆Ang．模型，基于结构的构件层次分别计算了钢筋混凝土结构各构件的破坏指数和 梁、柱及剪力墙的层破坏指数以及结构整体破坏指数，对钢筋混凝土结构进行了地震破坏评 估。 关键词：基于性能的抗矮理论，钢筋混凝土结构，非线性地震反应，分布柔度单元模型，截面 分析的纤维模型法，恢复力模型，拟动力试验，非线性静力推覆分析·能力谱法t基于位移的 抗震性能评价，破坏评估，地震破坏准则，地震破坏模型 西安建筑辩拄_大擎肇．清霹士学位妊文 西安建筑辩拄_大擎肇．清霹士学位妊文 龋筋混凝土结扫基于性毙豹抗震甥毵及五窭坷：评估 Performance Based Seismic Research and Damage Assessment of Reinforced Concrete Structures Speciality：Structural Engineering Name ：Shi Qingxuan Instructor：Zbao Hongtie ABSTRACT The damage caused蚵earthquakes at home and abroad indicates that engineering strucllure,5鲥j! go through enormons nonlinear deformations and even collapse under medium or strong earthquakes． Huge economic loss and personnel injuries or deaths have been created Because reinforeed concrete (R。C．)structures are widely u