基于非线性地震响应分析的RC框架损伤评估及抗震设计

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近年来,随着社会的快速发展,人口和社会财富向城市高度集中,城市数量急剧上升、规模不断扩大,在这些地区发生地震,势必造成严重的后果.国内外几次大地震的震害调查都表明地震给人类带来了巨大的精神与财产损失.而由此引发了工程界对现有结构抗震设计方法存在的不足进行深刻的反思,进一步探讨更加完善的结构抗震设计思想和方法成为一种迫切的需要.建筑物的倒塌是造成人员伤亡和财产损失的直接原因.合理的抗震设计应该使得结构在多遇地震作用下,其主要受力部件不致有严重损坏,并在意外灾难性大地震下,主体结构能"坏而不倒".地震动引起的结构响应是一个复杂的振动过程,对于地震所导致的结构损伤破坏也应在这一过程中进行考察,而不能仅靠规范所给出的强度和变形准则就完全判断.现行抗震规范所规定的弹塑性变形验算是基于建筑物的倒塌是由于其最大的变形超过极限这一认识上的.但就目前研究来看,较为合理的认识应该是结构的破坏是基于其最大位移和累积耗能的综合影响结果.因此,选择怎样的物理量来较为确切的表达地震下结构的损伤破坏程度是一个相当关键的问题.基于非线性动力响应分析技术的结构损伤评估为解决这一问题提供了一个可行的办法.该文回顾和总结了钢筋混凝土结构非线性地震响应及损伤评估的主要研究成果,对基于结构损伤度的抗震设计方法进行了探讨,结合现行抗震规范关于"大震不倒"的计算要求,对一幢多层和一幢小高层钢筋混凝土框架结构建筑物进行了多种工况下的非线性地震时程响应计算,并对结构的累积损伤破坏进程进行了跟踪模拟,给出了大震作用下结构的时程响应和其各构件的局部损伤程度时空分布以及开裂、塑性铰的位置分布等.从计算实例的分析结果可以看出,罕遇地震作用下,在控制结构塑性变形的同时,还应考虑结构对地震能量的耗散机制,这应是结构进入非线性变形阶段进行抗震设计所必须重视的一个问题,在以后的规范修订中也应有所体现,这样,"大震不倒"才更有保证.
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