震害预测中结构地震破坏指数的不确定性研究

来源 :中国地震局地球物理研究所 | 被引量 : 9次 | 上传用户:j_program
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建筑物的震害预测是城市震害预测中非常重要的一部分工作。我国钢筋混凝土结构震害预测最常用的方法是以楼层屈服剪力系数为抗力指标,通过理论和统计分析得到楼层延伸率均值与抗力指标的关系表达式,再以延伸率均值为破坏指数,划分结构破坏的等级。这种方法只是众多可供选择方法中的一种,不同方法对建筑物震害预测结果会有什么影响是目前需要研究的课题,本论文针对这一点开展了研究工作。 由于研究角度、目的和研究对象的不同,破坏指数中包含各种结构参数,有变形、耗能、刚度、周期等。破坏等级的划分也不完全统一,目前比较通用的是五等级划分,即完好、轻微、中等、严重和倒塌。研究对象分为构件、楼层和结构整体三类,通常结构整体破坏可以由构件和楼层的破坏加权平均得到。 在此基础上选取8种在国内使用较多的、且有相应的破坏等级划分的破坏指数进行计算分析,并提出了一种计算等效延性的方法,用于破坏指数的计算。 计算了三个钢筋混凝土框架模型在不同地震动作用下的动力时程反应。在此基础上,计算了8种破坏指数对应的结构楼层和结构整体的破坏状态。计算结果表明: 加速度峰值较小时,结构在高频成分多的地震动作用下的反应大于高频成分较少的地震动作用下的反应;加速度峰值较大时,结构在低频成分多的地震动作用下的反应大于低频成分较少的地震动作用下的反应。这说明加速度峰值较大时,结构构件很快进入非线性,在彻底倒塌之前,结构等效自振周期的改变会影响到结构的地震反应。 不同的地震动作用下,结构变形和耗能反应的改变并不一致,结构的破坏是变形和耗能联合作用的结果,单一以变形为参数的破坏指数可能会对于耗能较多结构的震害作出不合实际的预测。 在同样的结构模型和地震动输入情况下,采用不同的破坏指数会得到相差很大的结构震害预测结果,这种由于破坏指数不同引起的震害预测结果的不确定性,在地震动作用很小或者很大时,表现的不明显,在中等强度的地震动作用下,表现的非常严重。以五等级破坏状态划分为例,楼层地震破坏的计算结果,最大可以相差到五个破坏等级。整体破坏指数计算结果的也表现出很大的不确定性,最大可以相差到三个破坏等级。这样的不确定性往往出现在地震动作用接近结构设防水平的时候,所以如何对待这种不确定性是今后工作中加以研究的问题。
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