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RC框架结构基于概率损伤模型的地震易损性与风险分析

作　者: 万正东
导　师: 吕大刚
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 结构工程
关键词: 局部地震损伤模型整体地震损伤模型概率地震损伤需求模型地震损伤易损性分析地震风险分析
分类号: TU352.11
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 119次
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内容摘要

发展基于性能的抗震设计理论(Performance Based Seismic Design, PBSD)需要解决的核心问题之一就是如何合理有效地对性态目标进行量化。地震损伤模型是基于性能的抗震设计理论中描述结构在地震作用下破坏程度的重要工具。钢筋混凝土材料是一种损伤累积特性突出的工程材料,损伤发育及累积是钢筋混凝土构件或结构失效的本质问题。因此,研究钢筋混凝土结构地震损伤模型很有现实意义。地震易损性分析是“基于性能的地震工程(Performance Based Earthquake Engineering, PBEE)”概率决策框架中的重要一环。地震易损性分析是从宏观的角度描述地震动强度与结构破坏程度之间的关系,可以预测结构在不同强度的地震作用下发生破坏的概率。地震风险分析是“基于风险的地震工程”中的重要模块,是工程风险分析的重要研究内容。由于地震灾害具有强烈的随机性和不确定性,因此采用概率风险分析技术对地震灾害风险进行分析和评估是自然的选择。本文首先针对有代表性的几种局部地震损伤模型—基于塑性变形的模型、基于滞变耗能的模型、Park-Ang模型、修正的Park-Ang模型和“吕—王”模型,介绍其计算方法,并以OpenSEES作为计算平台,对两种类型的框架结构—剪切型框架和弯曲型框架,分别进行了算例分析。然后介绍了计算整体损伤指标的加权组合法和整体法。针对加权组合法中不同的加权组合方式进行了算例分析,并比较了不同加权方式所得结果的区别;介绍了整体法中常见的几种整体损伤模型——基于两次Pushover的整体损伤模型、基于损伤后结构刚度与初始刚度比的整体损伤模型和基于等效单自由度体系的整体损伤模型,并分别进行了算例分析。在损伤模型分析的基础上,以结构的损伤指标为地震需求参数进行了概率地震需求分析,得到了相应的概率地震需求模型,同时分析了结构随机性、线性函数的拟合方式、损伤指标的加权方式及地震动强度参数对概率地震需求模型的影响。然后进行了抗震能力分析,并在此基础上进行了概率地震损伤易损性分析。随后针对本文算例进行了场地危险性的分析,并结合易损性分析结果进行了结构的风险分析。此外,本文还研究了结构随机性、概率地震损伤需求模型中拟合方式以及损伤指标加权方式对概率地震损伤易损性以及结构的风险概率的影响。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-9
第1章绪论  9-18
  1.1 课题背景及研究意义  9-11
    1.1.1 课题来源  9
    1.1.2 课题背景  9-11
    1.1.3 研究意义  11
  1.2 建筑结构局部地震损伤模型的研究现状  11-13
  1.3 建筑结构整体地震损伤模型的研究现状  13-15
  1.4 建筑结构地震易损性与风险分析的研究现状  15-16
  1.5 本文的主要研究内容  16-18
    1.5.1 钢筋混凝土框架结构的局部地震损伤模型  16
    1.5.2 钢筋混凝土框架结构的整体地震损伤模型  16-17
    1.5.3 钢筋混凝土框架结构的概率地震损伤需求分析  17
    1.5.4 基于概率损伤模型的钢筋混凝土框架结构地震易损性与风险分析..  17-18
第2章钢筋混凝土框架结构的局部地震损伤模型  18-53
  2.1 引言  18
  2.2 结构的局部地震损伤模型  18-24
    2.2.1 单参数地震损伤模型  18-20
    2.2.2 双参数地震损伤模型  20-24
  2.3 局部损伤指标的计算方法  24-33
    2.3.1 耗能因子β的计算  24-25
    2.3.2 最大变形和滞回耗能的确定  25-26
    2.3.3 剪切型构件的恢复力模型参数的确定  26-28
    2.3.4 弯曲型构件的恢复力模型参数的确定  28-33
  2.4 算例分析  33-51
    2.4.1 算例1  33-43
    2.4.2 算例2  43-51
  2.5 本章结论  51-53
第3章钢筋混凝土框架结构的整体地震损伤模型  53-101
  3.1 引言  53
  3.2 基于构件损伤指标的加权组合模型  53-71
    3.2.1 模型的介绍  53
    3.2.2 常见的加权组合方式  53-55
    3.2.3 算例分析  55-71
  3.3 基于整体结构两次Pushover分析的损伤模型  71-84
    3.3.1 损伤模型的提出  71-72
    3.3.2 损伤模型的计算方法  72-74
    3.3.3 算例分析  74-84
  3.4 基于损伤后结构刚度与初始刚度比的损伤模型  84-92
    3.4.1 损伤模型的提出  84-86
    3.4.2 损伤模型的计算方法  86-87
    3.4.3 算例分析  87-92
  3.5 基于等效单自由度体系的损伤模型  92-98
    3.5.1 损伤模型的提出  92-94
    3.5.2 损伤模型的计算方法  94
    3.5.3 算例分析  94-98
  3.6 整体地震损伤模型结果比较  98-100
  3.7 本章结论  100-101
第4章钢筋混凝土框架结构的概率地震损伤需求模型  101-121
  4.1 引言  101
  4.2 概率地震需求模型  101-102
  4.3 云图法及改进云图法  102-104
    4.3.1 云图法  102-103
    4.3.2 改进云图法  103-104
  4.4 概率地震损伤需求模型  104-105
    4.4.1 基于云图法的概率地震损伤需求模型  104
    4.4.2 基于改进云图法的概率地震损伤需求模型  104-105
  4.5 算例分析  105-119
    4.5.1 结构信息  105
    4.5.2 基于云图法的概率地震损伤需求分析  105-107
    4.5.3 基于改进云图法的概率地震损伤需求分析  107-111
    4.5.4 地震动强度参数对PSDM的影响  111-115
    4.5.5 结构损伤指标对PSDM的影响  115-116
    4.5.6 拟合方式对PSDM的影响  116-119
  4.6 本章结论  119-121
第5章基于概率损伤模型的钢筋混凝土框架结构地震易损性与风险分析  121-142
  5.1 引言  121
  5.2 抗震能力分析  121-124
    5.2.1 确定性抗震能力分析  121-123
    5.2.2 概率抗震能力分析  123-124
  5.3 基于概率损伤模型的地震易损性分析  124-133
    5.3.1 能力参数为确定性的值  124-125
    5.3.2 能力参数为随机性的值  125
    5.3.3 算例分析  125-133
  5.4 场地的地震危险性分析  133-137
    5.4.1 地震危险性分析方法  134
    5.4.2 地震危险性分析的步骤  134-135
    5.4.3 地震危险性概率模型  135-136
    5.4.4 算例分析  136-137
  5.5 基于概率损伤模型的地震风险分析  137-141
    5.5.1 结构的地震风险函数  137
    5.5.2 算例分析  137-141
  5.6 本章结论  141-142
结论与展望  142-144
参考文献  144-154
致谢  154

RC框架结构基于概率损伤模型的地震易损性与风险分析

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