基于构件尺度的框架—核心筒结构地震损伤评价方法

论文摘要

结构整体的地震损伤依赖于结构局部构件损伤程度和分布情况,而基于结构层或整体信息出发的结构地震损伤评价忽略了结构细部损伤信息,导致评价结果不够精确。本文提出基于构件尺度的结构整体损伤评价方法,通过研究不同类构件在结构整体中的损伤分布模式及损伤演化关系,进而确定结构的整体损伤状态。该方法是从多尺度角度考虑获得结构整体损伤信息,可以充分反映局部损伤对整体损伤的影响。本文针对框架—核心筒结构,进行了基于构件尺度的结构整体损伤评价研究,具体研究内容如下:(1)基于构件尺度的结构层损伤模式研究通过采用构件材料塑性耗能定义了构件损伤分布系数,研究各类构件在结构整体中的损伤层分布模式及损伤发展过程,明确了结构的薄弱部位。(2)不同类构件的损伤定义方法研究以混凝土的材料损伤作为损伤指标,各层同类构件作为研究对象,提出了从微观的材料损伤得到宏观的各类构件损伤的方法。对于受力特点和破坏机理不同的各类构件采用不同的计算方法,给出了各类构件的损伤量化描述。(3)不同类构件损伤到结构整体损伤的转换关系研究考虑不同类构件破坏对结构整体损伤的影响程度不同,本文按照构件类别的重要性采用不同的权系数,并根据多工况数据迭代得到各类构件的加权系数,建立了各类构件损伤到结构整体损伤的转换关系。(4)基于构件尺度的结构损伤评价方法的试验对比分析将本文提出的损伤评价方法运用到一实际框架—核心筒振动台试验中,对比分析了损伤评价结果与振动台试验结果。结果表明,基于本文方法给出的各类构件的损伤分布信息及结构整体的损伤程度均与试验结果吻合较好,说明本文提出的方法是有效可行的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及研究目的和意义
• 1.1.1 课题背景
• 1.1.2 研究目的及意义
• 1.2 结构损伤评价的国内外研究现状
• 1.2.1 材料损伤评价
• 1.2.2 局部损伤评价
• 1.2.3 整体损伤评价
• 1.3 框架—核心筒结构在地震作用下的损伤演化过程
• 1.3.1 规范规定
• 1.3.2 数值模拟及振动台试验
• 1.4 本文的主要研究内容
• 第2章 框架—核心筒结构基于构件的损伤评价方法
• 2.1 引言
• 2.2 各类构件的损伤指数
• 2.2.1 材料损伤的定义
• 2.2.2 各类构件的主要破坏形式及损伤计算方法
• 2.2.3 层构件的材料损伤加权
• 2.3 构件损伤层分布模式
• 2.3.1 构件的材料塑性耗能
• 2.3.2 构件的损伤评价
• 2.4 本章小结
• 第3章 框架—核心筒结构的损伤模式研究
• 3.1 引言
• 3.2 框架—核心筒结构的损伤性能分析
• 3.2.1 模型概况
• 3.2.2 模态分析
• 3.2.3 动力弹塑性分析
• 3.3 各类构件的损伤分布模式
• 3.4 构件的整体损伤指标
• 3.5 本章小结
• 第4章 框架—核心筒结构的整体损伤评价
• 4.1 引言
• 4.2 结构整体损伤评价方法
• 4.2.1 基于整体法的结构损伤评价
• 4.2.2 基于构件损伤加权的损伤评价
• 4.3 结构整体损伤评价结果
• 4.4 本章小结
• 第5章 框架—核心筒结构损伤评价方法验证
• 5.1 引言
• 5.2 框架—核心筒结构简介
• 5.2.1 模型参数介绍
• 5.2.2 试验的工况输入
• 5.2.3 试验监测测点布置
• 5.3 数值模拟与振动台试验对比结果
• 5.3.1 框架柱的损伤对比
• 5.3.2 剪力墙的损伤对比
• 5.3.3 斜撑的损伤对比
• 5.4 模型的结构整体损伤评价
• 5.4.1 试验的整体损伤评价
• 5.4.2 数值模拟的整体损伤评价
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢