双肢剪力墙延性破坏机构的概率分析

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双肢剪力墙是高层建筑经常使用的承重结构形式之一。在剪力墙结构的抗震设计中,保证剪力墙符合“强墙弱梁”且连梁符合“强剪弱弯”的延性设计是重要的设计目标之一。现行国家标准规范中通过对墙肢和连梁的弯矩及剪力分别进行系数调幅来达到此要求。但这种方法对不确定因素的考虑是经验性的,难以明确结构出现延性破坏机构的可靠度水平,对延性设计的可靠性缺乏科学的度量方法。论文针对工程中广泛应用的钢筋混凝土双肢剪力墙结构,应用结构可靠性理论分析剪力墙结构延性破坏机构出现时的可靠度水平,得出可靠度变化的规律。主要内容和成果包括:(1)系统论述了目前钢筋混凝土双肢剪力墙结构延性设计的基本原则和方法,指出其在可靠度控制方面的不足,并提出以可靠度理论检验经验法有效性的思路。(2)根据结构可靠性理论,通过连梁塑性铰的力学模型,建立了双肢剪力墙延性破坏机构的可靠度分析模型。通过延性破坏机构出现前后墙肢底端弯矩的对比,建立了可靠度分析时的功能函数,并确定了其中各基本变量的概率分布及其统计特征参数。系统建立了双肢剪力墙结构延性破坏机构可靠度分析的基本方法。(3)利用有限元分析软件ANSYS对典型的双肢剪力墙结构进行力学分析,并在此基础上分析了延性破坏机构可靠指标随活恒比、塑性铰位置变化的规律,指出延性破坏机构的可靠指标随着活恒比的增大而增大;当连梁塑性铰首先出现在结构的中部时,可使延性破坏机构具有最大的可靠度水平。(4)通过系统的可靠度分析指出,现行延性破坏机构设计方法所隐含的可靠度为:当活恒比在14%~50%内变化时,可靠指标1.36~1.52范围内变化;塑使用极限状态设计中偏高的可靠度水平,总体上是可接受的。(5)通过可靠度理论明确了经验法是可行的,有效的,符合延性设计的要求——“强墙弱梁”、“强剪弱弯”,明确了双肢剪力墙结构出现延性破坏机构的可靠度水平。论文结论从理论上为目前双肢剪力墙结构的延性设计方法提供了支持,提出的延性破坏机构的可靠度分析模型和方法亦可用于对其他结构延性破坏机构的可靠度分析。
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