【摘 要】
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在地震灾害中,建筑物的倒塌是造成人员伤亡和经济损失的重要原因。倒塌是结构破坏的一种极端情况,是所有结构工程和抗震工程力图避免出现的灾难性后果。分析结构的抗倒塌能力,如
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在地震灾害中,建筑物的倒塌是造成人员伤亡和经济损失的重要原因。倒塌是结构破坏的一种极端情况,是所有结构工程和抗震工程力图避免出现的灾难性后果。分析结构的抗倒塌能力,如何实现一般房屋建筑“大震不倒”,是抗震工程广泛重视的一个问题。本文采用非线性单自由度体系代表多自由度结构的动力特性,通过大量的计算分析,以骨架曲线形状参数为主要特征,提出求解结构最大抗震能力的简化方法,可快速、简便评估结构的最大抗震能力。该简化方法的意义有:(1)便于结构方案的比较和优选;(2)在地震后对结构倒塌与否进行快速认定,便于震后加固、救灾响应等;(3)通过定性与定量的快速评价,为地震设防区土地的合理利用与投资、地震灾害保险制度的建立、地震灾害预防与管理、城市和工程的防震减灾提供科学依据,为银行、保险公司等风险投资部门的决策提供咨询意见。 本文首先研究了P-Δ效应作用下骨架曲线的特征,指出当考虑P-Δ效应时,由于P-Δ效应引起的结构整体刚度降低,骨架曲线必然在相应不考虑P-Δ效应曲线的下方,且在结构塑性发展充分的情况下,骨架曲线上会出现明显的负刚度。然后,本文回顾了结合多自由度体系Pushover得到的骨架曲线,求解结构响应函数和抗震能力的方法。随后,基于单自由度体系(Single Degree of Freedom,SDOF)代表多自由度体系,本文提出采用SDOF体系估算结构抗震能力的方法,并指出其抗震能力与骨架曲线形状参数有关的规律。为了进一步快速评估结构能承受的最大地震动强度,本文采用了“考虑P-Δ效应的单自由度体系抗震能力分析程序”(SIASP)并对其进行了改进,利用该改进的SIASP程序对各种形状参数的SDOF体系计算其最大地震动强度,并进行数据回归,得到简化计算公式。最后,结合一实际算例,对比了本文简化方法、改进的SIASP方法和IDA方法得到的结构最大抗震能力,算例表明,简化方法与SIASP、IDA方法结果吻合较好,误差均不超过20%,对于以第一振型为主的结构,利用该简化公式能够快速、较为准确的求解原结构的最大抗震能力;同时,也将本文提出的简化公式应用到倒塌易损性曲线,算例表明,简化方法与IDA方法的结果吻合较好,利用该简化公式能够快速、较为准确的评估结构的倒塌易损性曲线。
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