震损钢筋混凝土框架结构抗震性能评估方法研究

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1、震损钢筋混凝土框架结构抗震性能评估方法研究重庆大学博士学位论文学生姓名：周小龙指导教师：李英民教授专业：土木工程学科门类：工学重庆大学土木工程学院二O一四年五月 ResearchonSeismicPerformanceEvaluationMethodofEarthquakeDamagedRCFrameStructuresAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheDegreeofDoctorofEngineeringByZhouXiaolongSuper

2、visor:Prof.LiYingminMajor:CivilEngineeringCollegeofCivilEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,China.May2014 中文摘要摘要破坏性地震在我国时有发生，这些地震均造成大量房屋建筑的损伤与破坏；同时，早期建设的震损结构也存在着过早劣化的现象，面临着维修加固甚至提前退役的境遇，因此对地震受损钢筋混凝土结构进行抗震性能评估有着重要的现实意义。本文以框架结构为研究对象，从地震作用取值、损伤模型确定、抗震性能评估方法研究三个方面对震损结构抗震性能评估展开了深入的研究

3、。论文的主要研究工作和成果如下：①建立了均匀泊松分布地震发生概率模型和非齐次泊松分布地震发生概率模型，用于表征是否考虑场地历史地震发生信息；基于地震发生概率模型，给出了不同地震风险中的结构应选用的抗震评估设防准则。考虑结构不同使用寿命及结构后续服役期内场地地震具有不同超越概率的影响，推导出各抗震评估准则下结构评估烈度在剩余使用寿命内的超越概率换算为设计基准期为50年时的相当超越概率的计算公式；推导出各评估准则下水平地震影响系数最大值、地面峰值加速度与评估烈度之间的换算关系；给出了结构在不同评估准则、不同剩余使用寿命下的震损结构抗震性能评估用地震地震作用取值调整系数。②

4、选取了47个钢筋混凝土压弯构件在低周往复加载损伤试验条件下获得的滞回曲线数据结果，根据Park-Ang损伤指数计算公式，计算出损伤构件不同损伤状态点对应的损伤指数值，并通过数据回归分析，得到了损伤构件刚度退化系数和强度退化系数与构件损伤指数值之间的拟合关系式，建立了考虑地震损伤的损伤构件恢复力模型，并在此基础上提出了考虑材料劣化的震损构件恢复力模型；同时，在考虑材料劣化的损伤构件恢复力骨架线时，针对混凝土和钢筋材料劣化本构关系与混凝土碳化深度有着密切关系的现状，引入贝叶斯更新方法对已有混凝土碳化深度预测模型的预测结果进行了重新估计，使得预测结果的准确性和客观性得到大幅

5、提高。③在既有结构基于性能的抗震评估方法研究中，静力弹塑性分析方法是一种重要的分析方法，本文基于模态弹塑性理论，结合动力时程分析方法和静力弹塑性分析方法的优点对传统Pushover分析方法中结构在地震作用下的顶点目标位移的确定方法以及考虑高阶振型影响的侧向力加载模式进行了改进，并详细给出了基于本文方法的建筑结构抗震性能评估流程。将改进方法应用于五层和十层完好框架结构以及十层地震受损钢筋混凝土框架结构的抗震性能评估中，计算结果表明：本文改进Pushover法能够有效模拟结构在地震作用下的真实反应，也能体现I 重庆大学博士学位论文震损结构在后续地震作用过程中的非线性行为。

6、④考虑到地震易损性分析是结构基于性能的抗震评估中一个必不可少的研究内容，且传统三水准地震作用并不能合理描述现行抗震设计规范中划分的五个结构性能目标，特别是不能为轻微地震损伤结构的抗震性能评估提供依据。为了完善了基于性能的既有钢筋混凝土结构抗震性能评估体系，作者针对既有结构可能遭遇的地震风险水平特征，参考已有研究成果，在现有小震、中震和大震地震作用水平基础上，新引入了一个50年地震超越概率为40%的地震作用水平，定义为“中小震”，并建立了既有钢筋混凝土结构在不同地震作用水平下的抗震性能水平目标。⑤建立了地震受损钢筋混凝土框架结构抗震性能评估方法的理论体系和基本流程，并以

7、一栋10层钢筋混凝土框架结构为例，详细说明了震损结构抗震性能评估过程中损伤模型以及评估用地震作用取值的确定过程，并验算了结构不同损伤位置对各抗震性能评估方法可靠性和适用性的影响。关键词：震损结构，基于性能，地震输入，损伤模型，抗震性能评估II 英文摘要ABSTRACTDestructiveearthquakesoccuroccasionallyinourcountry,andtheseearthquakeshaveledtoalargenumberofdamagedengineeringstructures;meanwhile,theearlymas