墙和楼板在钢筋混凝土结构抗震中的作用

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大量震害表明强震作用下结构的弹塑性响应及最终的破坏模式受墙和楼板的影响非常明显,特别是2008年汶川地震中大量墙和楼板遭到严重破坏,而结构最终的破坏形态各异,再次引起人们对进一步研究墙和楼板在结构抗震中的作用的关注。结构设计时应避免强震时发生危及生命安全的倒塌,所采取的措施必须基于结构分析时对墙和楼板的合理模拟,清楚地认识含墙和楼板的整体结构在地震作用中的受力行为,然后才能提出措施及建议。本文即开始这样的尝试,研究对象暂限定于钢筋混凝土结构。  通常对墙和楼板的研究可以分为微观方法和宏观方法,其中微观方法由于大量的单元数量以及复杂的后处理工作,很难在整体结构分析中应用。本文从宏观角度出发,建立了基于梁柱杆件的墙板宏观单元模型-BAC墙板宏观单元,将墙/板构件离散为由若干梁柱杆件组成的等效刚架,可兼顾墙/板构件平面内和平面外的受力性能。确定BAC墙板宏观单元的几何参数及材料特性。以若干典型荷载下典型边界条件的墙和楼板构件,以及含墙和楼板的钢筋混凝土结构为算例,将墙和楼板采用BAC墙板宏观单元模拟,对算例进行弹性和弹塑性分析,验证了BAC墙板宏观单元的合理性。  为考察墙和楼板在钢筋混凝土结构抗震中的作用,本文将BAC墙板宏观单元应用于钢筋混凝土框架结构进行罕遇地震弹塑性时程分析,研究楼板和填充墙的布置对结构动力特性,内力分布、弹塑性变形以及破坏模式的影响,为钢筋混凝土框架结构的抗震设计提出了一些合理性建议。  钢筋混凝土结构在强震作用下往往表现出高度的易损性。尽管抗震设计时考虑到经济上的原因,往往允许结构存在一定的损坏,但应限制结构的破坏程度以保障抗震安全。为合理地对地震作用下结构的破坏进行评价,本文提出了一种新的考虑构件重要性的结构地震损伤评价方法,定义结构的损伤指标为构件损伤的加权组合,通过引入构件重要性系数考虑构件破坏对整体结构破坏的影响以确定相应权重。根据结构损伤指标的大小将结构的功能状态进行分级,对结构的破坏程度甚至倒塌进行评价,可以为结构抗震性能设计提供定量参考。
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