IDA方法在无粘结预应力混凝土框架结构地震易损性分析中的应用

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无粘结预应力混凝土作为混凝土领域里的一门新兴技术,不仅能加快施工进度、减轻结构自重、节约钢材,而且还能提高其综合效益,是当前建筑结构发展的一种趋势。近些年,虽然对无粘结预应力混凝土结构抗震性能的研究也取得不错成果,但该类结构在抗震设防地区的应用很少,对于其基于性能的抗震研究也很少。为了有效改善无粘结预应力混凝土结构的抗震性能,推广此类结构在抗震设防地区的应用,本文采用增量动力分析方法对无粘结预应力混凝土框架结构进行了基于性能的抗震研究,结合地震易损性分析对结构的抗倒塌能力以及地震经济损失进行了评估。施加在无粘结预应力混凝土结构中的预应力大小可以用预应力度来表示,能够直接影响结构的抗震性能。为此,本文考虑了预应力度的影响,以某五层两跨无粘结预应力混凝土框架为研究对象,利用MIDAS/gen有限元软件分别对预应力度为0.4、0.6、0.8和1.0的结构模型进行增量动力分析,以谱加速度1(,3%)aS T以及最大层间位移角max?分别作为地震动强度指标和结构损伤指标来建立IDA曲线,对多条IDA曲线汇总统计,研究了结构的抗震性能,研究结果表明:在弹性阶段,随着预应力度的增大,无粘结预应力混凝土框架结构的强度和刚度有所增大,结构的抗震性能也有所改善;在结构进入弹塑性阶段后,结构达到CP极限状态时,预应力度为0.6结构的谱加速度1(,3%)aS T最大,并且随着谱加速度1(,3%)aS T的增大结构的强度和刚度退化较为缓慢,具有良好的抗震性能,适合在抗震地区应用。本文采用地震易损性理论,总结了无粘结预应力混凝土框架结构基于IDA分析结果的结构地震易损性分析流程,分析不同预应力度结构在不同性能水准下的易损性曲线,并对其抗倒塌能力以及地震经济损失进行评估。研究结果表明:结构在IO和LS极限状态的易损性曲线不随预应力度的改变而产生较大变化。对于结构在CP极限状态的易损性曲线,预应力度为0.6时,结构易损性曲线最为平缓,在相同水平罕遇地震作用下超越CP极限状态的概率较小,说明在进入弹塑性阶段以后,结构表现出较好的塑性变形能力以及良好的延性耗能性能。从结构的抗倒塌储备系数可以看出,预应力度为0.6的结构抗倒塌储备系数最高,说明无粘结预应力混凝土结构在中等预应力度下,结构抗倒塌能力较强,具有较高的安全储备,而且在遭受一次确定性年频率地震时,造成结构的直接经济损失最小,有利于结构在抗震地区的应用。
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