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随着建筑结构的多样化、复杂化、高层化的发展,结构抗震设计显得越来越重要。基于性能的抗震设计理论的发展,对地震作用下结构损伤的研究逐渐成为了一个世界性的热门课题。大量的地震灾害表明,结构在地震作用下往往与“墙柱弱梁”的抗震设计理念相违背,或者发生预想不到的损伤及破坏。究其原因,结构的复杂化带来的结构不规则性,楼板对梁的加强作用、填充墙等次要构件的忽略等是结构抗震性能及破坏模式变化的主要因素。而地震易损性分析与基于性能的抗震设计理论相结合,可以更为全面和系统地对结构的抗震性能进行评估。基于此,本文利用增量动力分析方法分别对楼板、填充墙及结构的不规则性对结构抗震性能的影响进行了地震易损性分析及风险性分析。研究的内容及主要结论包括: (1)以etabs有限元软件为分析平台,采用etabs组合楼板模块中deck单元对组合楼板进行定义,提高计算效率。结合规范建立砌体应力-应变曲线,填充墙模拟采用等效斜撑,并对等效模型进行了验证。在保证填充墙及楼板模型合理的基础上建立了含楼板及填充墙空间模型,并对其进行了地震易损性评估,这在钢框架结构易损性研究领域是比较前言的,对准确评估实际工程中结构的抗震性能具有现实意义。 (2)对地震强度指标IM,损伤指标DM,失效点的选取及易损性分析方法流程做了系统性的介绍。并根据我国抗震规范对结构性能水平的定量划分的五种状态,提出了基于性能的地震易损性分析方法,使易损性分析方法与我国规范进行了很好的衔接。 (3)通过一榀框架结构对有无填充墙结构进行了地震易损性分析及风险性分析:a.填充墙的存在有效的提高了结构的抗侧刚度,降低了结构延性。b.填充墙提高了结构极限承载力,就本算例而言填充墙提高结构极限承载能力约27%。c.填充墙降低了结构损伤程度。d.填充墙降低了结构倒塌概率,提高了结构抗倒塌能力。 (4)对不同层数的有无填充墙结构及不同位置薄弱层结构进行了地震易损性分析:a.填充墙改善了结构的抗震性能,降低了结构失效概率。b.随着楼层的增加,填充墙对结构抗震性能的改善作用愈加明显。c.底层薄弱对结构抗震性能的影响作用最大,中层薄弱次之,顶层薄弱影响最小。d.底层薄弱对结构的损伤程度最大,设计中应避免底层薄弱或对底层予以加强。e.底层薄弱及中层薄弱结构薄弱层层间位移角最大,而顶层薄弱2层最大层间位移角最大,表明底层薄弱及中层薄弱改变了结构的破坏模式,而顶层破坏对结构破坏模式不影响。f.通过结构塑性发展状态可知,底层薄弱及中层薄弱很可能导致结构“强梁弱柱”破坏机制的发生。 (5)鉴于工程实际中结构以空间形式存在,为探究楼板及填充墙对结构抗震性能的影响,分别对含楼板、含填充墙不含楼板、含楼板不含填充墙三种结构进行了地震易损性分析:a.楼板及填充墙对结构抗震性能均有不同程度的影响,楼板降低结构的极限承载能力、延性及抗震性能,加重结构的损伤程度,填充墙提高结构极限承载力、抗震性能,降低结构延性。b.填充墙对结构抗震性能的影响大于楼板的影响作用,基于我国抗震规范设计的结构能满足大震不到的性能设计要求。c.楼板降低了结构抗倒塌储备能力,填充墙提高了结构抗倒塌储备能力。 (6)对首层楼板大开洞及首层薄弱的结构进行地震易损性分析:a.结构的不规则性对结构抗震性能有一定影响,不规则结构的抗震性能明显低于规则结构。b.不规则结构损伤程度明显高于规则结构,尤其在大震下这一作用尤为明显。c.结构的不规则性提高了结构倒塌概率,根据ATC-63报告建议,虽然本不规则结构尚能满足此要求,但不规则性提高了结构倒塌概率,可见对于接近ATC-63报告倒塌概率限值的结构因不规则性易发生倒塌。