基于性能的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)抗震性能評估.pdf

1、基于性能的抗震設(shè)計理論自二十世紀(jì)九十年代提出以來，得到各國學(xué)者的廣泛關(guān)注并開展了多方面的研究。與傳統(tǒng)的保障生命安全為主要設(shè)防目標(biāo)的抗震思想不同，該理論以提高結(jié)構(gòu)的抗震性能為目標(biāo)，可以實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)的多性能目標(biāo)，并要求所設(shè)計的結(jié)構(gòu)在未來可能發(fā)生的地震作用下具有可預(yù)見性。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)作為我國建筑的主要結(jié)構(gòu)形式，研究其從初始彈性、逐漸退化直至整體失穩(wěn)倒塌各階段的性能具有重要的理論意義和工程應(yīng)用價值。因此，本文在國家杰出青年科學(xué)基金項(xiàng)目(No.

2、50925828)《結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測與振動控制》的資助下，以結(jié)構(gòu)的非線性地震反應(yīng)分析為手段，對鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了基于性能的抗震性能評估。綜合應(yīng)用理論分析、數(shù)值模擬等手段在如下幾方面展開研究并取得了一定成果：
　　1.以五層、八層、十二層和二十層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)為研究對象，考慮結(jié)構(gòu)參數(shù)隨機(jī)性和地震動隨機(jī)性對各結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行了不同破壞參數(shù)下的隨機(jī)增量動力分析（IDA）。結(jié)果表明，各結(jié)構(gòu)IDA曲線具有很好的收斂性，證明了所取強(qiáng)度指標(biāo)的

3、有效性。隨機(jī)增量動力分析為后續(xù)基于性能的地震評估提供了數(shù)據(jù)支持。
　　2.對上述4個結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行了場地危險性分析及不同工程需求參數(shù)下的結(jié)構(gòu)整體概率抗震能力分析，得出了各結(jié)構(gòu)的場地危險性曲線及不同超越概率水平下的整體地震危險性曲線。場地危險性曲線很好地反映了設(shè)計場地的危險性信息，進(jìn)而為工程抗震設(shè)計提供設(shè)計地震動參數(shù)。整體地震危險性曲線將結(jié)構(gòu)概率抗震能力單位時間化，并將結(jié)構(gòu)概率抗震能力的研究范圍擴(kuò)大化。
　　3.基于IDA分析及

4、地震危險性分析，對各結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行了地震易損性分析，得到了易損性曲線。當(dāng)以整體破壞指標(biāo)最大層間位移角表示結(jié)構(gòu)反應(yīng)時，基于Pushover分析，求出了各結(jié)構(gòu)不同破壞狀態(tài)下的量化指標(biāo)限值。當(dāng)以局部破壞指標(biāo)柱腳曲率和柱腳鋼筋應(yīng)力表示結(jié)構(gòu)反應(yīng)時，本文提出了一種得到結(jié)構(gòu)立即使用（IO）和防止倒塌（CP）破壞狀態(tài)時的量化指標(biāo)限值的方法。
　　4.介紹了基于調(diào)制IDA方法對結(jié)構(gòu)進(jìn)行量化地震損失評估的過程。提出了建筑設(shè)施在確定地震作用下的財務(wù)風(fēng)險評

5、估方法，這種方法在數(shù)學(xué)上表示為一個四重積分，運(yùn)用該方法對本文4個結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行了期望年度損失計算。
　　5.基于直接微分法對鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了參數(shù)靈敏度分析，評估了隨機(jī)參數(shù)對結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的影響，得到了各結(jié)構(gòu)參數(shù)的敏感性?；谟邢拊煽慷确椒▽ξ鍖雍桶藢涌蚣芙Y(jié)構(gòu)進(jìn)行了非線性靜力抗震可靠度分析，得到了結(jié)構(gòu)整體變形的可靠指標(biāo)及失效概率。結(jié)果表明，隨著地震作用的增強(qiáng)，結(jié)構(gòu)的可靠指標(biāo)逐漸減小、失效概率逐漸增大。采用不同可靠度分析方法計算的結(jié)

6、果差異不大，表明所編程序的正確性。基于平均值一次二階矩（MVFOSM）有限元可靠度原理，得到各結(jié)構(gòu)在不同程度地震作用下整體抗震能力的前二階矩統(tǒng)計信息，并與重要抽樣（IS）計算結(jié)果進(jìn)行對比，分析表明兩種分析方法計算結(jié)果的合理性?；谝浑A可靠度（FORM）和重要抽樣（IS）方法，得到了結(jié)構(gòu)整體地震易損性曲線，為今后震害預(yù)測提供了參考。
　　6.基于正交多項(xiàng)式展開法研究了結(jié)構(gòu)參數(shù)及地震動變異性對結(jié)構(gòu)時程響應(yīng)的影響，結(jié)果表明質(zhì)量和剛度變異