村镇装配式框架结构在风荷载作用下的易损性分析

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近年来装配式结构因其节能、工业化等优点在我国城市被大力推广,村镇地区的房屋则大多数仍为村民自建,其由于缺乏合理的规划与设计,导致结构抗风措施简单,抗风能力难以保证,基于装配式结构的优点和国家相关政策,在村镇地区尽快推动装配式建筑的应用已是未来的发展趋势,这就需要对该类型结构的抗风性能进行评估。而目前针对装配式结构的研究大多集中于其抗震性能及节点的连接方式,因此,无论是从理论还是实际应用上,对该结构进行抗风性能的研究都是很有必要的。故本文以村镇地区装配式框架结构为研究对象,对其进行了基于性能的风灾易损性分析,并通过与同尺寸的现浇结构进行对比来对其抗风能力做出评价,文中主要研究内容如下:(1)首先给出装配式结构节点模型的建立方式,然后根据规范设计了一幢三层的装配式框架结构和用于对比分析的同尺寸现浇结构,并基于ANSYS进行两种结构有限元模型的建立。(2)对风的基本特性进行阐述,采用指数风剖面表示平均风,选用Davenport谱为脉动风功率谱,使用谐波叠加法并基于MATLAB进行编程来实现结构不同高度处脉动风速时程曲线的模拟,通过对比脉动风功率谱的模拟谱和目标谱来验证模拟的有效性。(3)考虑结构的不确定性,使用拉丁超立方抽样法并基于MATLAB进行抽样来得到结构样本,将结构样本与基本风速进行组合得到多组工况。根据风速风压转换关系得到结构不同高度处的风荷载时程曲线,对每组工况进行风荷载作用下的时程分析。对比两种结构时程分析后的应力云图,找出装配式结构抗风较为薄弱的部位,并提取结构时程分析后的最大层间位移角,为结构进行风灾易损性分析提供数据来源。(4)针对装配式结构进行性能水准的选取,以层间位移角作为该结构抗风性能的量化指标并给出量化标准。根据结构响应分析后的统计数据,建立基本风速与结构需求能力比的对数二者之间的关系,得到多个离散点,对不同性能水准所对应的离散点进行回归分析。类比地震易损性的概率表达式,提出风灾易损性概率表达式,根据回归曲线的方程及标准差绘制结构处于不同破坏状态的易损性曲线。
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