在役钢筋混凝土框架结构的抗震性能评估

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许多国内外地震震害实例表明,随着时间的推移,修建于不同年代的在役建筑结构在各种外部和内部因素的影响下,会产生耐久性损伤,导致结构的抗震性能降低,在大震过程中较容易发生震损破坏。目前针对在役建筑结构采用的抗震性能评估方法或仅停留在定性评估层次上,或没有根据在役结构的特点考虑构件的耐久性损伤,均无法真实反映在役结构的抗震性能,因此如何根据在役结构的特点采取合适的定量化评估方法,并据此采取相应合理的加固措施,对有效地降低地震灾害造成的人员伤亡和财产损失具有重大的意义。本文以某8度区在役钢筋混凝土框架结构为背景,利用ETABS有限元分析软件,并基于损伤构件恢复力骨架曲线建立了“锈蚀钢筋混凝土框架结构模型”,通过在单元上添加塑性铰来模拟构件的非线性行为,以静力非线性(Push-over)分析方法为理论依据,分别以钢筋锈蚀率为0%、10%、15%和20%的情况对结构进行抗震性能评估。在评估过程中,采用等风险概率理论对评估所需的地震作用参数进行取值,分别考虑结构的后续服役期为50年、30年、20年和10年,并在定义push-over工况时采用均匀加速度分布和振型分布两种模式来考虑不同侧向力加载模式对结构抗震性能评估结果的影响。通过对以上建立的各种模型的分析结果进行对比可以得出以下结论:1)随着钢筋锈蚀率的增加,结构的承载能力、抗侧刚度和延性均呈减小趋势,具体表现为钢筋锈蚀率为20%的结构比锈蚀率为0%的结构其屈服状态时的基底剪力减小约9%~19%,屈服平台长度缩短约40%~50%;2)在多遇地震和罕遇地震作用下,随着后续服役期的缩短,在役结构性能点处的基底剪力和顶点位移均呈减小趋势,表明后续服役期的缩短会对相应的地震作用产生折减;3)振型加载模式下结构的屈服力和屈服位移与均匀加速度加载模式下的相比均有不同程度的降低,表明振型加载模式下结构的承载能力和抗侧刚度比均匀加速度加载模式下的小。通过本文的探讨,表明采用静力非线性(Push-over)分析方法对在役结构进行抗震性能评估是完全可行的。分析中要综合考虑后续服役期缩短引起的地震作用折减和钢筋混凝土构件的性能退化这两方面因素,并且根据结构特点选择合适的侧向荷载分布模式,以便对结构的抗震性能做出真实的评估。
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