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钢筋混凝土框架结构抗震可靠度分析与设计研究

作　者: 马宏旺
导　师: 赵国潘
学　校: 大连理工大学
专　业: 结构工程
关键词: 钢筋混凝土框架结构抗震可靠度强剪弱弯曲率延性系数小震大震目标可靠度抗力分项系数地震作用分项系数
分类号: TU375.4
类　型: 博士论文
年　份: 2001年
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内容摘要

本文以可靠度理论为基础，结合现行建筑抗震设计规范（GBJ11-89），在广泛借鉴国、内外同行研究成果的基础上，针对钢筋混凝土框架结构构件和体系抗震可靠度分析与设计的一系列问题进行了研究，主要研究内容为：（1）针对按现行建筑抗震设计规范设计的钢筋混凝土梁进行抗弯、抗剪可靠度分析。研究了荷载比值、材料强度等级和配筋率对梁可靠度的影响。分析了不同剪切增强系数下，粱抗弯和抗剪失效概率的比值。以此表明在不同剪切增强系数下梁“强剪弱弯”设计的可靠性，为合理的确定剪切增强系数提供分析参考。（2）采用Monte-Carlo模拟方法，分析了偏心受压钢筋混凝土柱的抗震可靠度。柱的设计参数看作是随机变量，分析了主要设计参数对柱可靠度的影响。比较分析了把弯矩与轴力看作相互独立或完全相关时柱的可靠度。表明在偏心距较大的情况下，把弯矩与轴力看作完全相关进行柱的抗震设计是偏于不安全的。此外，分析了柱的抗剪可靠度，得出了不同剪切增强系数下柱的抗剪可靠指标。（3）把钢筋混凝土柱的设计参数（轴向力、箍筋的配筋率、材料强度和截面几何尺寸）看作是随机变量。分析了受矩形箍筋约束的矩形截面柱曲率延性系数的概率特性。近似得出曲率延性系数的概率分布函数和特征值。分析了各种设计参数对截面曲率延性系数概率特征（均值和变异系数）的影响。在此基础上，分析了钢筋混凝土框架结构底层柱在层间位移达到一定限值时，柱底端截面延性的可靠度，为更安全合理的截面配筋设计提供分析参考。（4）采用Monte Carlo模拟法，分析了按现行建筑抗震设计规范设计的钢筋混凝土框架结构在“小震”作用下，梁端和柱端控制截面的失效相关性，进而提出框架结构在“小震”作用下的可靠度分析方法。（5）基于现行建筑抗震设计规范，提出一种钢筋混凝土框架结构在设计基准期内的抗震可靠度分析方法。在可靠度分析中，以结构总体破坏指标为依据建立极限状态方程。结构允许极限破坏指标及其概率特性由试验数据统计确定。采用Monte Carlo随机模拟法，分别分析了只考虑地震作用随机性以及同时考虑材料强度和地震作用的随机性时对结构的失效概率的影响，表明了材料强度的随机性对结构总体失效概率有一定的影响。另外比较分析了自重荷载对结构失效概率的影响，表明自重荷载对结构最终破坏概率有较大的影响。大连理工大学搏士学位论文（6）把现行建筑抗震设计规范（GBJI 189冲基于可靠度理论的结构构件抗震设计方法推广到整个钢筋混凝土框架结构体系。结构抗震的目标可靠度在前人分析的基础上综合而得。抗震设计表达式采用分项系数表达形式，式中各参数都针对结构“大震不倒”状态确定的。自重荷载分项系数采用1．2，地震作用分项系数和抗力调整系数采用优化的方法确定。在以上分析的基础上，给出了不同抗震类别建筑的抗力调整系数和地震作用分项系数。本文的研究工作是国家攀登计划项目“重大土木及水利工程安全性与耐久性的基础研究”第6．1子题“有关建筑结构安全性与耐久性设计标准的基础研究”和国家自然科学基金项目“工程结构生命全过程可靠度研究”（59878008）的部分内容。

全文目录

中文摘要  6-8
英文摘要  8-10
第一章绪论  10-31
  1．1 引言  10-11
  1．2 结构可靠度发展概况  11-16
  1．3 钢筋混凝土框架结构构件和体系抗震可靠度分析概况  16-18
  1．4 钢筋混凝土结构抗震设计概述  18-21
  1．5 本文的主要工作  21-23
  参考文献  23-31
第二章钢筋混凝土梁抗震可靠度校核以及“强剪弱弯”设计可靠度分析  31-46
  2．1 前言  31-32
  2．2 现行建筑抗震设计规范关于梁抗弯与抗剪的设计  32-33
  2．3 可靠度分析方法  33-35
  2．4 钢筋混凝土梁抗弯与抗剪的极限状态方程  35
  2．5 随机变量统计参数  35-38
  2．6 钢筋混凝土梁抗震可靠度分析结果  38-41
  2．7 钢筋混凝土梁“强剪弱弯”设计可靠度分析  41-44
  2．8 结论  44-45
  参考文献  45-46
第三章钢筋混凝土柱抗震可靠度分析  46-60
  3．1 前言  46-47
  3．2 规范（GBJ11-89）关于钢筋混凝土柱的设计  47-48
  3．3 极限状态方程的建立  48-50
  3．4 可靠度分析步骤  50-51
  3．5 可靠度分析结果  51-54
  3．6 钢筋混凝土柱抗剪可靠度分析  54-57
  3．7 结论  57-58
  参考文献  58-60
第四章钢筋混凝土矩形截面柱曲率延性系数的概率分析  60-77
  4．1 前言  60-61
  4．2 材料应力-应变关系  61-64
  4．3 分析采用的柱及其设计参数的统计特性  64-65
  4．4 钢筋混凝土柱截面曲率延性系数的计算  65-67
  4．5 钢筋混凝土柱截面曲率延性系数的概率特性分析  67-71
  4．6 框架结构底层层间弹塑性位移达到一定限值时，柱底截面延性的可靠度  71-75
  4．7 结论  75-76
  参考文献  76-77
第五章钢筋混凝土框架结构在“小震”作用下的可靠度分析  77-93
  5．1 前言  77-78
  5．2 结构可靠度分析模型  78-79
  5．3 控制截面失效相关性检验过程  79-85
  5．4 控制截面失效相关性检验结果  85-86
  5．5 地震烈度的概率分布和地震作用的统计特征  86-88
  5．6 结构在“小震”作用下的可靠度计算公式  88
  5．7 计算实例  88-91
  5．8 结语  91
  参考文献  91-93
第六章钢筋混凝土框架结构在“大震”作用下的可靠度分析  93-109
  6．1 前言  93-95
  6．2 设计基准期内“大震不倒”的可靠度分析基本公式  95-96
  6．3 极限状态方程的建立  96-98
  6．4 结构允许极限刚度比D_R的确定  98-101
  6．5 地震烈度概率分布和地震作用统计参数的确定  101-102
  6．6 结构分析模型和分析方法  102-104
  6．7 可靠度分析步骤  104
  6．8 计算实例  104-105
  6．9 结语  105-106
  参考文献  106-109
第七章基于可靠度理论钢筋混凝土框架结构的抗震设计方法  109-120
  7．1 前言  109-110
  7．2 目标可靠度的确定  110-113
  7．3 结构体系抗震设计表达式  113-114
  7．4 抗力调整系数γ_（RE）和地震作用分项系数γ_E的确定  114-118
  7．5 结论  118
  参考文献  118-120
第八章结论与展望  120-124
  8．1 前言  120
  8．2 论文的主要工作  120-122
  8．3 需要进一步研究的问题  122-124
创新点摘要  124-125
附：攻读博士学位期间已发表或待发表的文章  125-126
致谢  126

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