基于IDA方法的RC框架结构地震易损性分析研究

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RC框架结构作为城市、工业多高层建筑的一种基本结构体系,在世界范围内被广泛应用。近年来多次地震中,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危害。由于结构所遭受的地震作用过程为不确定性(结构与地震动)与非线性相互耦合的过程,因此本文采用增量动力分析(IDA)考虑地震动的不确定性,通过对13榀RC平面框架结构进行地震易损性分析,讨论轴压比、高宽比、混凝土强度和纵筋强度四种参数对RC框架结构达到不同抗震性能水准的概率的影响。本文首先对基于IDA方法的地震易损性分析中涉及的关键问题进行讨论,确定本文分析用的16条地震动记录,选用Sa(T1,5%)作为地震动强度指标以及θmax作为结构损伤指标。在确定极限状态时即保留了DM准则简单、易于操作的优点,又利用了IDA方法易于判断倒塌极限点的优势,使得各性能水平的极限状态点取值更加合理;其次论述了基于OpenSEES的RC平面框架结构有限元建模理论,并且以6层RC平面框架结构为例详细阐述了基于IDA方法的地震易损性分析实施过程;最后对13榀RC平面框架结构进行基于IDA方法的地震易损性分析。结果表明,严格按照我国现行设计规范设计的RC框架结构都能满足“大震不倒”的设防目标。随着轴压比增大,结构抗震性能降低,结构更容易达到各极限状态,并且结合国内外规范中对轴压比限值的规定,建议我国适当调低轴压比限值;高宽比对结构抗震性能的影响规律不太明显;在保证结构轴压比相近的前提下,增大柱混凝土强度等级可以增强结构抗震性能;随着梁柱纵筋强度增加,相同地震强度作用下配置HRB500级钢筋的结构达到IO状态和LS状态的概率较HRB335钢筋和HRB400钢筋都大,然而在接近倒塌时,配置HRB500级钢筋结构较HRB335级钢筋、HRB400级钢筋表现出较好的抗倒塌能力。本文研究成果为定量化评估轴压比、高宽比、混凝土强度以及钢筋强度对结构抗震性能影响提供理论参考,为RC框架结构基于性能设计提供量化参考。
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