RC框架地震易损性及抗倒塌能力研究

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在近年来的多次地震中,RC框架结构均遭受到不同程度的破坏甚至倒塌,给人民生命财产安全造成严重的损失。因此研究RC框架结构抗地震倒塌性能具有重要的理论意义和工程价值。本文采用增量动力分析(IDA)方法来研究RC框架结构在地震作用下的抗倒塌性能。分析轴压比、混凝土强度和层数对结构地震易损性的影响,计算在不同地震动强度下结构达到不同损伤状态的概率,找出上述三个参数对结构抗倒塌性能的影响规律。主要工作如下:(1)建立六层RC框架分析模型,分别用ETABS和Open SEES对该模型做模态分析,其前三阶振型的周期误差均在4%以内,说明了基本框架结构模型的合理性和准确性。介绍了基于增量动力分析这一应用比较广泛的地震反应分析方法,选择结构阻尼比为5%,第一周期T1对应的谱加速度Sa(T1,5%)作为结构分析地面运动强度的指标(IM),最大层间位移角(θmax)作为结构响应的指标(DM)。并且给出了基于增量动力分析的结构抗倒塌能力的评估方法和评估流程。(2)基于Open SEES软件,对RC框架节点、柱和整体RC框架结构拟静力试验与其对应的纤维模型数值模拟做了对比分析,验证了纤维模型的合理性。通过Open SEES对结构进行IDA分析,然后确定概率需求模型并建立结构易损性曲线,采用抗倒塌储备系数(CMR),对结构在不同地震动水平下的抗倒塌能力进行定量化评估。(3)研究了轴压比、混凝土强度和层数对结构易损性的影响规律。通过对易损性曲线分析发现,在相同地震动强度下,随着柱轴压比增大,结构的CMR值由4.49降低到1.89,结构的抗倒塌能力逐渐降低;在同一地震动强度下,增大混凝土强度等级,结构的CMR值由2.14递增至4.30,结构的抗倒塌能力在逐渐增强;在同一地震动强度下,随着层数的增加,结构的CMR值并没有呈现出规律性,主要是因为随着层数的增加,柱截面也在相应的增大,提高了结构的整体抗倒塌能力。因此,应综合考虑层数和相应的构造措施对结构抗倒塌能力的影响。
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