rc框架结构基于一致倒塌风险的抗震设计方法研究

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1、RC框架结构基于一致倒塌风险的抗震设计方法研究(申请清华大学工学博士学位论文)培养单位：土木工程系学科：土木工程研究生：施炜指导教师：叶列平教授二○一五年一月UniformCollapseRiskTargetedSeismicDesignMethodologyforReinforcedConcreteFrameStructuresDissertationSubmittedtoTsinghuaUniversityinpartialfulfillmentoftherequirementforthedegreeofDoctorofPhilosophyi

2、nCivilEngineeringbyShiWeiDissertationSupervisor:ProfessorYeLiepingJanuary,2015摘要摘要本文以钢筋混凝土框架结构为研究对象，以结构在设计年限内的一致倒塌风险为研究目标，对RC框架的抗地震倒塌安全性能进行了系统的研究。主要研究内容如下：（1）采用基于IDA的倒塌易损性分析方法，定量评价了按我国现行建筑抗震设计方法设计的40个RC框架结构的抗地震倒塌能力。我国RC框架结构的抗倒塌安全储备系数CMR主要分布在2.0与3.5之间，地震动随机性引起抗地震倒塌能力的不确定性RTR主

3、要分布在0.40与0.55之间。（2）通过分析40个RC框架结构在44条地震动作用下的倒塌模式，发现框架柱在地震作用下丧失竖向承载力，继而导致上部结构在重力作用下发生竖向连续倒塌破坏，是框架结构在地震作用下最主要的倒塌模式。多层RC框架结构的地震倒塌破坏主要始于底部楼层，结构的一阶地震响应对多层RC框架的地震倒塌破坏起控制作用。（3）论述了结构抗地震倒塌能力的不确定性来源，应用中心点法定量估计了结构模型参数不确定性对结构抗倒塌能力的影响。（4）全面考虑结构所在场地的地震危险性，以结构在设计年限内的地震倒塌风险作为结构抗倒塌安全性能的度量，并给出了

4、地震倒塌风险的定义和计算方法，在此基础上介绍了“一致倒塌风险”的抗震设计目标。结合我国第五代抗震设防区划，以P(collapse

5、Sa(T1)罕遇地震)<10%和Pc,50年<1.0%分别作为“大震不倒”和“一致倒塌风险”的定量目标，给出结构抗地震倒塌能力的目标。（5）利用基于IDA的倒塌易损性方法定量评价了SDOF结构的抗地震倒塌能力，并提出了结构抗地震倒塌谱。采用抗地震倒塌能力谱，系统研究了结构特性和地震动特性对SDOF体系抗地震倒塌能力的影响。（6）提出了基于SDOF结构的倒塌易损性简化预测方法，并给出了分析流程。通过40个多层RC框架的分

6、析表明，本文建议的基于等效SDOF结构的倒塌易损性预测方法能够对多层规则RC框架的抗地震倒塌能力作出保守估计。关键词：钢筋混凝土框架结构；逐步动力增量时程分析；地震危险性；一致倒塌风险；抗倒塌能力谱IAbstractAbstractThisthesisfocusesonthecollapsesafetyofreinforcedconcreteframestructuresandaimstoachieveuniformcollapseriskforRCframestructurewithinitsdesighservicelife.Tothisen

7、d,themainresearchworkofthisthesisareasfollows:(1)Thecollapsecapacitiesof40RCframestructuresdesignedinaccordancewithChina'scurrentseismicdesighcodearequantitativelyevaluated,withcollapsefragilityanalysis,whichisbasedonincrementaldynamicanalysis(IDA).Thecollapsemarginratios(CMR

8、s)ofthe40RCframestructuresmainlyrangebetween2.0and3.5;therecord-to-recorduncertaintiesmainlyrangebetween0.40and0.55.(2)Thecollapsemodesofthe40RCframestructures,eachsubjectedto44groundmotionrecords,areobserved.Theverticalprogressivecollapsemodetrigerredbythedirectlossofgravity

9、loadcarryingcapacityinframecolumnsoflowerstoriesisthedominentcollaps