钢框架—混凝土核心筒结构基于损伤的抗震性能评估研究

论文摘要

基于性能的抗震设计目的是将结构在不同强度地震下的破坏状态控制在预期的目标范围内,减少经济损失、保证人员安全。因此,如何准确的估计结构在地震作用下的损伤状态具有重要的意义。本文针对钢框架-混凝土核心筒体系提出了一种基于损伤的抗震性能评估方法,主要研究内容如下:（1）针对弯剪型结构,提出了一种基于简化增量动力分析的能力曲线求解方法。这种方法采用静动结合的方式,由静力推覆分析方法将三维模型简化为等效层模型,再对简化模型运用增量动力分析法求解能力曲线。将简化方法与静力推覆分析方法、增量动力分析方法进行了对比,发现简化方法能够在保证计算精度的基础上大幅提高计算效率。（2）基于Park-Ang双参数损伤模型,研究了不同性能参数下的钢框架-混凝土核心筒结构多自由度与单自由度体系损伤转换方法。研究了损伤指数比值Dm Ds随强度折减系数、极限位移延性系数和结构周期的波动范围。根据统计结果确定了钢框架-混凝土核心筒结构体系的多自由度与单自由度损伤转换关系。（3）基于单自由度体系损伤谱,结合多自由度与单自由度体系损伤转换关系,利用简化的能力曲线求解方法,建立了一种钢框架-混凝土核心筒结构基于损伤的结构抗震性能评估方法并给出了具体步骤。结合同济大学某15层钢框架-混凝土核心筒结构振动台试验,对本文所提出的方法进行了对比验证,结果表明由本文方法所得评估结果与振动台试验结果吻合较好,证明了本方法的有效性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义
• 1.2 地震破坏准则研究现状
• 1.3 基于性能的抗震设计方法
• 1.3.1 基于强度的抗震设计方法
• 1.3.2 基于位移的抗震设计方法
• 1.3.3 基于能量的抗震设计方法
• 1.3.4 基于损伤性能的抗震设计方法
• 1.4 钢框架-混凝土核心筒结构抗震性能研究现状
• 1.5 本文主要研究内容
• 第2章 基于简化IDA分析的能力曲线求解方法研究
• 2.1 引言
• 2.2 弯剪型结构的简化增量动力分析法
• 2.2.1 等效弯剪型层模型
• 2.2.2 简化IDA方法
• 2.3 简化增量动力分析方法的有效性验证
• 2.3.1 计算模型及参数设置
• 2.3.2 动力参数验证
• 2.3.3 能力曲线对比验证
• 2.4 本章小结
• 第3章 多自由度与单自由度体系损伤转换关系研究
• 3.1 引言
• 3.2 分析模型的建立
• 3.2.1 结构性能参数的选取
• 3.2.2 结构性能参数在模型中的实现
• 3.2.3 分析模型参数
• 3.3 多自由度损伤指数Dm 的计算
• 3.3.1 多自由度体系损伤模型
• 3.3.2 多自由度损伤指数计算
• 3.3.3 算例分析
• 3.4 单自由度损伤指数Ds 的计算
• 3.4.1 等效单自由度体系
• 3.4.2 SDOF损伤指数模型
• 3.4.3 单自由度损伤指数计算
• 3.5 多自由度与单自由度损伤转换关系的建立
• 3.5.1 单条地震波作用下的Dm Ds 关系
• 3.5.2 多自由度与单自由度损伤转换关系
• 3.6 本章小结
• 第4章 钢框架-混凝土核心筒结构基于损伤的抗震性能评估方法
• 4.1 引言
• 4.2 钢框架-混凝土核心筒结构体系抗震性能目标
• 4.3 钢框架-混凝土核心筒结构基于损伤的抗震性能评估方法
• 4.4 方法验证
• 4.4.1 原型结构参数及工况
• 4.4.2 有限元模型验证
• 4.4.3 试验结构的地震损伤评估
• 4.4.4 损伤评估结果与试验结果的比较
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢