基于地震能量輸入歷程的RC框架損傷研究.pdf

1、性能化設計是目前工程設計領域的一個熱點話題，在基于性能的抗震設計中，性能目標的確定是整個設計的基礎與關鍵，即如何定義一組有限的破壞狀態(tài)，而對結構的損傷提出一個可以量化的指標是實現(xiàn)這一基礎與關鍵的前提。論文以國家自然科學基金項目“基于地震波非平穩(wěn)能量特征的RC框架結構損傷量化研究”為依托，以地震波能量輸入歷程特征為依據(jù)，著重在以下幾個方面進行研究工作:
　　 1.地震波的復雜之處在于它的非平穩(wěn)特性，而該特性可以被理解為地震動能量在

2、頻域和時域上的不均勻分布，不均勻分布中的能量集中對結構響應非常不利。小波分析由于其良好的局部化特性和彈性的時一頻窗特點，被廣泛應用于地震波模擬、工程振動的響應分析等領域中。本文從地震能量分析入手，闡述了應用小波工具計算地震波能量的方法，并提出了平均能量密度的概念。通過對臺灣1999年集地震中130條地震波的統(tǒng)計，得到了地震頻帶平均能量密度，有效持時等參數(shù)與場地土、震中距及分布時間的統(tǒng)計關系。
　　 2.以瞬時輸入能量在時間軸上的

3、分布特征（瞬時輸入能量時變特征）來描述地震能量輸入歷程的特點，提出了一種能夠模擬瞬時輸入能量時變特征的數(shù)學模型。建立了瞬時輸入能量時變特征與結構總輸入能、最大瞬時輸入能及瞬時輸入能反應持時三個參數(shù)的關系。通過數(shù)學推導得到了線性單自由度結構體系基于能量參數(shù)的結構位移歷程求解方法。56條波算例對比分析表明該方法在模擬彈性結構的幅值反應和持時反應上具有較好的準確性，同時利用模擬的瞬時輸入能時變特征也能延伸應用于多層彈性結構體系的分析。

4、　　 3.以彈塑性結構體系為對象，討論了單自由度結構延性系數(shù)及多自由度結構塑性發(fā)展程度對總輸入能、最大瞬時輸入能以及能量增長持時三個地震能量輸入歷程特征參數(shù)的影響。提出了根據(jù)結構彈性總輸入能量譜、最大瞬時輸入能量譜及彈性能量增長持時譜求得具有不同延性系數(shù)彈塑性結構三參數(shù)譜的方法。
　　 4.根據(jù)以往結構損傷模型的優(yōu)缺點，提出了一種既能夠描述結構地震損傷位移首超破壞又能夠描述結構累積損傷破壞的損傷模型。并采用統(tǒng)計學方法討論了總輸

5、入能、最大瞬時輸入能、能量增長持時、延性系數(shù)、名義強振次數(shù)以及最大瞬時輸入能比6個參數(shù)與結構位移損傷、退化損傷、總損傷以及位移損傷比之間的相互關系。
　　 5.基于本文提出的損傷模型并利用擬力法為工具，結構能量指標為橋梁提出了一種確定結構的局部損傷及整體損傷的估計方法。通過一個單層單跨的算例分析表明地震過程中形成的塑性鉸損傷是框架結構地震損傷的根源，因此，控制塑性鉸區(qū)域在地震往復作用下的強度衰減，減小塑性鉸區(qū)域在震后的塑性轉動量