高層建筑結(jié)構(gòu)基于損傷的抗震性能評(píng)估方法研究.pdf

1、基于性能的抗震設(shè)計(jì)要求在不同地震設(shè)防水準(zhǔn)下，能有效地估計(jì)結(jié)構(gòu)的破壞狀態(tài)，并合理控制結(jié)構(gòu)在地震作用下的損傷程度。實(shí)現(xiàn)性態(tài)化設(shè)計(jì)首先需要確定合理、有效的地震損傷模型，而 Park-Ang模型既考慮了地震作用下結(jié)構(gòu)的最大變形，又考慮了低周疲勞累積滯回耗能的影響，是一種能較好反映結(jié)構(gòu)損傷的模型。為此，本文首先提出了一種基于簡化增量動(dòng)力分析的能力曲線求解方法，接著以 Park-Ang損傷模型為基礎(chǔ)，建立單自由度體系損傷譜，探討多自由度與單自由度體

2、系之間的損傷轉(zhuǎn)換關(guān)系，繼而開展高層建筑結(jié)構(gòu)直接基于損傷的抗震性能評(píng)估方法的研究。
　　(1)研究了高層建筑結(jié)構(gòu)基于簡化增量動(dòng)力分析的能力曲線求解方法。該方法遵循“動(dòng)靜結(jié)合”的原則，即由靜力分析將原結(jié)構(gòu)簡化為等效層模型，而由增量動(dòng)力分析求解結(jié)構(gòu)能力曲線。結(jié)合規(guī)則框架結(jié)構(gòu)算例對(duì)該方法進(jìn)行了驗(yàn)證，接著對(duì)于平面不規(guī)則和豎向不規(guī)則結(jié)構(gòu)，分別進(jìn)行了方法的適用性分析。同時(shí)將本文所提方法與Pushover分析方法進(jìn)行了比較。分析表明，本文方法在兼

3、顧效率和精度的前提下，能夠較好的捕捉規(guī)則結(jié)構(gòu)和不規(guī)則結(jié)構(gòu)的能力曲線，并且克服了Pushover分析結(jié)果受側(cè)向力分布模式影響較大的缺點(diǎn)。
　　(2)開展了單自由度體系損傷譜的研究。以Park-Ang地震損傷模型為基礎(chǔ)，對(duì)影響單自由度體系損傷譜的參數(shù)進(jìn)行了敏感性分析，編制了四類場地的單自由度體系損傷譜，并進(jìn)行了影響因素的分析。結(jié)果表明強(qiáng)度折減系數(shù)、初始自振周期和極限位移延性系數(shù)以及場地土類別對(duì)損傷譜影響顯著。為了讓損傷譜能夠更方便的得

4、到應(yīng)用，本文還對(duì)統(tǒng)計(jì)得到的損傷譜進(jìn)行了計(jì)算公式的擬合。
　　(3)研究了高層建筑結(jié)構(gòu)多自由度與單自由度體系之間的損傷轉(zhuǎn)換方法。在給定假設(shè)的前提下，理論推導(dǎo)了多自由度與單自由度體系間的參數(shù)轉(zhuǎn)換關(guān)系。為了驗(yàn)證理論推導(dǎo)結(jié)果的正確性，本文隨后進(jìn)行了一系列的數(shù)值分析驗(yàn)證。對(duì)數(shù)值分析結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，無論強(qiáng)度折減系數(shù)和極限位移延性系數(shù)怎么變化，損傷指數(shù)的比值MDD始終表現(xiàn)在一定范圍內(nèi)波動(dòng)。結(jié)合理論推導(dǎo)和數(shù)值分析結(jié)S果給出了框架結(jié)構(gòu)多自由度

5、與單自由度體系之間的損傷轉(zhuǎn)換方法。最后對(duì)所提損傷轉(zhuǎn)換方法在規(guī)則結(jié)構(gòu)和豎向不規(guī)則結(jié)構(gòu)中的適用性進(jìn)行了分析。
　　(4)提出了高層建筑結(jié)構(gòu)基于損傷的抗震性能評(píng)估方法。給出了損傷評(píng)估的具體方法和步驟，并以某實(shí)際工程作為算例進(jìn)行了分析。將由損傷譜得到的結(jié)果與時(shí)程分析結(jié)果進(jìn)行比較，結(jié)果表明本文方法能從統(tǒng)計(jì)意義上對(duì)結(jié)構(gòu)的性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)合同濟(jì)大學(xué)提供的12層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)資料，對(duì)本文所提方法進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證，分析表明由本文評(píng)估方法