方钢管混凝土结构基于性能的抗震设计及损伤评估

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基于性能的抗震设计理论是20世纪90年代初美国、日本等国家的学者根据近年来的震害调查提出的抗震设计思想,现己成为21世纪各国抗震设计规范修订的主流方向。基于性能的抗震设计的目的是将所设计的结构在指定强度地震下的破损状态及其造成的经济损失、人员伤亡等控制在预期的目标范围内,使结构震后的功能得以延续,维持。随着人们认识和研究的不断深入,基于性能的抗震设计方法得以广泛应用,其优越性也会越来越明显。汶川大地震后,国人特别是地震工作研究者对于抗震设计理论的反思及进一步研究是必然的,这也会增强我们对于基于性能的抗震设计理论的关注度。钢管混凝土结构因为其优异的抗震性能,在高层特别是超高层建筑中使用越来越广泛。我国一些学者认为超限高层建筑设计比较适合首先采用基于性能抗震设计理论,并认为在我国超限高层建筑中试点采用基于性能抗震设计的时机已经成熟。本文针对方钢管混凝土柱及方钢管混凝土组合结构,结合基于性能的抗震设计理论,进行以下研究工作:1.根据抗震性能水准各性能等级与骨架曲线各段相对应的理论,将方钢管混凝土柱各性能等级与其骨架曲线各段进行了对应,并在此基础上对方钢管混凝土柱试验数据进行了整理,在统计的基础上建立了方钢管混凝土结构抗震性能水准。2.将直接基于位移的方法运用到方钢管混凝土柱抗震设计中,得到了一种基于位移的方钢管混凝土柱抗震设计方法。在方法中,屈服位移由结构几何尺寸来确定,不需要进行迭代;探讨了方钢管混凝土柱性能设计中的几个问题,主要包括:方钢管混凝土柱的滞回阻尼系数的确定方法;方钢管混凝土柱承载力计算方法;非线性设计位移反应谱的选取问题。3.通过一个设计实例验证了本文的基于性能的方钢管混凝土柱抗震设计方法的可行性;在整理试验数据的基础上拟合了方钢管混凝土柱的损伤指数公式,然后指出了拟合公式和基于性能的抗震设计的关系,提出了方钢管混凝土柱基于性能的评估方法。
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