论文部分内容阅读
在实际地震灾害中,因抗震能力不足而导致的结构失效倒塌,是引起大量人员伤亡和经济损失的主要原因。对于地震中产生损伤但未倒塌的结构,在确定其抗震能力剩余情况的基础上,采取最优的修复措施和方案是减少经济损失的最有效方法。因此,在实际抗震设计中,除了需要满足结构在地震中不倒塌的基本要求之外,还应该确定结构在不发生倒塌的情况下其抗震能力还剩多少。这对于结构承受序列型地震和震后修复都有重要的参考意义。通过控制结构的抗震能力衰减规律,针对重要性和使用功能不同的结构采取差异化的性能设计,也是对基于性能抗震设计的另一种尝试。此外,我国现行的规范主要考虑了“一致的地震危险性”(即各设防烈度设计地震强度以50年超越概率10%为基准),将结构使用寿命期限内的地震不确定性融入结构的抗震能力评估体系中,可以实现对结构服役期间性能的宏观评价。针对以上思考,本文做了如下工作:(1)在结构损伤演化规律基础上,定义了结构剩余抗震能力比、结构抗震能力比曲线以及整体和局部抗震可恢复性指标。参考结构损伤性能设计,以结构的重要性和使用功能为依据,确定了结构抗震可恢复性的性能等级,并以整体和局部可恢复性的双重控制原则实现对抗震可恢复性性能目标的控制。结合结构易损性分析,确定了对应于“三水准”设防的结构大震下剩余抗震能力比期望值的计算方法和对应的限值。通过8层框架算例结构验证了结构抗震可恢复性指标的可行性,并与抗震规范中建议的以最大层间位移角为指标的性能分等作对比,证明了结构抗震可恢复性评估的合理性。(2)以结构抗震可恢复性指标R和结构倒塌安全储备系数CMR为例,阐述了结构相对抗震能力和绝对抗震能力的概念,并证明了结构抗震可恢复性指标R和CMR的定性关系。以结构整体和局部抗震可恢复性指标为核心,初步建立了基于结构可恢复性的抗震设计思想框架,并提出了提高结构抗震可恢复性的思路和方法。算例在原8层框架结构的基础上,分别采用隔震和粘滞阻尼器两种不同的可恢复性构件加固,隔震结构和阻尼器结构的整体抗震可恢复性指标较原结构分别提高了13.02%和10.66%。其提升效果主要体现在损伤发展中后期Ds2~Ds4阶段。(3)参考众多学者的研究,建议了50年超越概率0.5%的特大震强度。并采用提高一度设防标准的方式,确定了甲类建筑在特大震下的倒塌概率限值为1%。结合我国新颁布实施的结构抗倒塌规范,提出适用于我国的甲乙丙设防类别建筑一致倒塌概率限值分别为50年倒塌概率0.03%、0.1%和0.5%,并以此限值为依据实现对各设防烈度的大震强度修正。将“一致倒塌”和“抗震可恢复性”的思想结合,提出了结构设计使用期内(50年)结构剩余抗震能力比的期望值,该值宏观的评估了结构服役期间的抗震性能。以原框架结构、隔震结构和设置阻尼器的结构为例,计算分析表明,三类结构均满足一致倒塌限值的要求,且结构的抗震可恢复性等级越高,结构的50年倒塌概率越低,50年剩余抗震能力比越接近于1。