基于变形及滞回耗能的RC框剪结构地震损伤评估

为了研究RC框剪结构在地震作用下的损伤程度,通过引入基于结构广义刚度的构件重要性指标,提出考虑构件重要程度的地震损伤评估方法.首先,利用Perform-3D对RC框剪结构进行弹塑性时程分析,得到RC框剪结构的耗能分布模式.在此基础上,以地震变形、滞回耗能为基本参数,采用双参数构件损伤模型得到构件的损伤指数,利用基于构件重要性指标的楼层损伤模型得到楼层的损伤指数.最后,结合不同地震峰值加速度下结构的损伤指数、结构损伤程度与损伤指数范围的关系,评估结构在不同地震峰值加速度下的损伤程度.计算结果表明,考虑构件重要程度的地震损伤评估法,可以同时体现构件损伤程度与构件重要程度对楼层损伤的影响,可用于RC框剪结构的损伤评估.     

RC框架结构基于构件损伤的抗震性能评估研究

首先根据钢筋混凝土柱的拟静力试验结果,探讨王东升的修正Park-Ang模型的适用性;然后基于构件层次的结构损伤指标为地震需求参数,对钢筋混凝土框架结构进行了基于IDA的易损性分析,并结合基于最大层间位移角的分析结果,探讨了结构基于损伤的抗震性能评估方法的可行性.结果表明:王东升提出的修正Park-Ang模型考虑了加载路径的影响,能较准确地反映首次超越破坏后累积损伤的发展过程,且总体上判别试件损伤状态的准确性相对较高;基于损伤的IDA能较好地反映整体结构及局部的损伤发展过程、结构的失效破坏机制,能准确地判别结构的薄弱环节,但结构损伤指标会产生超出1.0的情况,不能很好地体现损伤指标原始定义的基本含义;相较结构基于最大层间位移角的抗震性能评估结果,基于结构损伤的抗震性能评估方法综合考虑了结构的响应与自身的能力,更全面地评估了结构的性能水准,能预测结构在不同地震强度下各性能状态的失效概率.     

钢筋混凝土梁柱概率损伤模型研究

针对目前概率损伤模型缺乏统一标定方法以及样本扩容困难的问题,以典型构件损伤模型为研究对象,提出概率损伤模型分布参数的标定方法和基于贝叶斯统计的样本扩容方法,并采用典型钢筋混凝土梁柱构件滞回试验标定各极限状态的损伤指数.以8度设防4个不同层数的RC框架结构为例,分别从单一构件损伤和整体结构构件损失综合比较损伤模型对建筑结构性能评估结果的影响.结果表明,本文提出的样本扩容方法能平衡先验信息和抽样信息,采用本文提出的标定流程可为后续样本扩容提供便利;本文经标定的损伤模型均能识别较大概率的破坏状态,在中小地震作用下,建筑结构地震损失均值基本一致,建议采用便于计算的位移损伤模型进行损失评估,在罕遇地震作用下,偏安全考虑,建议采用Park-Ang损伤模型.     

基于破坏模式的改进剪力墙双参数损伤模型

由于单一的性能指标难以对复杂高层剪力墙结构进行全面的抗震性能评估,通过引入考虑结构首次超越破坏和累积损伤破坏的双参数损伤模型,借助构件或结构的侧移、能量等性能参数评估结构的损伤状态,但现有的剪力墙双参数损伤模型缺乏考虑剪力墙不同破坏模式对损伤模型计算的影响,不同破坏模式试件侧移与累积滞回耗能差异近1倍,采用同样参数计算易导致低估剪压破坏类型试件的损伤状态,以至于错误判断结构抗震性能.为了弥补现有损伤模型评估不足,结合32个剪力墙试验试件,分析不同破坏模式剪力墙试件极限位移与滞回耗能对损伤计算的影响,提出改进的剪力墙双参数损伤模型,使之适用于评估不同破坏模式剪力墙试件的损伤状态,同时以剪力墙裂缝控制、承载力变化和层间侧移为性能指标,建立剪力墙试件损坏程度、破坏现象与损伤指数的对应关系,提出改进的剪力墙性能水准划分标准,完善剪力墙损伤评估体系.最后通过低周反复试验试件验证了改进损伤模型的合理性.结果表明,本文提出的损伤模型计算曲线与试件实际损伤曲线吻合良好,能合理评估构件不同阶段的损坏程度,为进一步研究地震作用下剪力墙的损伤评估以及完善剪力墙性能化设计提供借鉴和参考.     

高层装配式剪力墙结构地震损伤性能评估

基于混凝土剪力墙结构的地震损伤性能评估标准,并结合振动台试验研究中高层装配式剪力墙结构的不同地震响应,评估其地震损伤性能。根据地震波作用下结构主要抗侧力构件即预制剪力墙/现浇连接部位和耗能构件即叠合连梁的裂缝发生发展规律、破坏形态及地震响应,将其地震破坏等级划分为6级,给出相应的结构性能水平,并基于改进的Park-Ang双参数损伤模型,在不同加速度峰值时由各楼层的损伤指数求得结构的损伤指数;最终提出整体结构基于层间位移角和损伤指数的2类性能量化指标,以评价结构在地震作用下的性能状态。研究结果表明:各楼层位移损伤和滞回耗能损伤的相对比例可以反映结构在弹性和塑性状态下不同的损伤机理;基于层间位移角和结构损伤指数的性能量化指标可以有效评价高层装配式剪力墙结构的不同性能水平。     

修正的钢筋混凝土结构Park-Ang损伤模型

针对钢筋混凝土结构Park-Ang损伤模型在上下界不收敛的问题提出了修正形式,然后利用美国太平洋地震工程研究中心的钢筋混凝土柱试验数据库和作者完成的试验,研究了修正后损伤模型组合系数的取值,并根据试件的轴压比、剪跨比和箍筋横向约束指标等进行非线性回归分析,得到该系数的经验表达式.对比研究表明相对于Park-Ang模型而言,采用修正后的模型计算的试验破坏点的损伤指标均值更接近于1,离散性较小,能更好地反映钢筋混凝土结构的损伤水平.最后对建筑结构中常见的钢筋混凝土构件给出了组合系数的建议值.     

考虑时间因素的构件损伤演化数值模拟

在经典Park损伤模型的基础上纳入时间因素,建立动态损伤模型.采用HRB400高强钢筋混凝土柱抗震试验得到的参数数据,建立用于弹塑性时程分析的恢复力模型.对单自由度体系的地震反应进行模拟,将时间因素纳入到损伤评估模型中,模拟构件的损伤演化过程,得出在不同地震波输入下,相同构件损伤趋势均是逐渐增大的,但增大的幅度和规律不一样.     

基于纤维梁柱单元的钢筋混凝土柱往复荷载作用下破坏过程分析

为高效准确地模拟往复荷载作用下钢筋混凝土构件的破坏过程,基于结构精细化模拟分析平台(RSAPS)中的纤维梁柱单元模型,建立一种考虑损伤破坏的钢筋本构模型,并构建了材料破坏准则,从而建立了钢筋混凝土构件受力破坏的分析方法。应用RSAPS平台对钢筋混凝土柱往复加载试验进行模拟,结果表明考虑钢筋损伤破坏的模型可以很好地模拟构件的刚度和承载力退化过程,模拟结果与试验结果更为吻合;进一步对往复荷载作用下钢筋混凝土柱的破坏过程进行模拟分析,结果表明考虑钢筋损伤破坏的模型能够准确地模拟由于局部材料失效破坏导致的钢筋混凝土构件承载力退化、耗能能力降低等非线性行为,可以较好地描述往复荷载作用下钢筋混凝土构件的破坏过程,可用于地震作用下建筑和桥梁结构倒塌过程分析。     

基于相似模型试验的导管架平台有限元模型修正

根据设计尺寸建立的有限元模型与实际结构之间不可避免地存在一定偏差,须根据试验测量数据对有限元模型进行必要的修正。基于相似原理设计制作完整平台和损伤平台的缩尺模型,开展模态试验;根据模态置信准则(MAC)评价试验模态数据和有限元计算数据的相关性。应用灵敏度分析方法对结构设计变量进行分级,以有效识别出平台结构中的待修正参数。针对含有未知损伤的海洋平台,采用结构参数的优化方法,识别损伤位置并实现损伤平台有限元模型的更新。结果表明:对于完整平台,修正后前六阶固有频率的误差均值由修正前的17.22%降至2.78%,修正后的有限元模型更接近试验结构;平台损伤后MAC显著降低,根据优化方法可准确定位出2个缺失构件的位置,且修正后固有频率的误差均值由25.94%降至4.79%。通过修正可为在役海洋平台安全评估提供一个准确的有限元模型。     

外包钢加固SRC框架结构地震损伤演化分析

基于外包钢加固震损型钢混凝土框架结构在低周往复荷载作用下的破坏性试验,采用材料性能折减的方法考虑震损影响,对外包钢加固损伤的型钢混凝土框架结构进行有限元建模分析,利用改进的双参数地震损伤模型计算其主要构件和整体结构的损伤指数,并利用多项式函数对其构件及整体结构的损伤演化曲线进行拟合,探讨外包钢加固震损型钢混凝土框架结构在低周往复荷载作用下的损伤演化规律。结果表明,通过折减材料性能来模拟预震损的方法是合理的;改进的地震损伤模型能定量计算结构在各个循环阶段的损伤指数;外包钢加固型钢混凝土框架结构的方法能有效降低型钢混凝土框架结构地震损伤程度,与未加固的震损型钢混凝土框架结构相比,外包钢加固震损型钢混凝土框架结构的抗震性能明显增强。