区域锈蚀钢筋混凝土框架结构震害模拟研究

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区域建筑震害模拟有助于发现城市建筑的抗震薄弱环节,对提升城市抗震韧性具有重要意义。然而能实现区域锈蚀建筑震害模拟的计算模型及力学参数确定方法不明确,能考虑建筑锈蚀劣化的区域建筑震害模拟研究极为有限,因此,本论文针对区域锈蚀建筑的模拟方法与抗震韧性评估方法开展研究,具体包含以下几个部分:首先,研究基于截面滞回本构的锈蚀混凝土框架单体建筑模拟方法以及基于集中质量剪切层模型的区域锈蚀建筑层间滞回关键参数确定方法,具体包括(1)收集统计文献锈蚀构件试验数据,建立构件截面层次的力学性能退化数据库,统计并分析锈蚀后钢筋混凝土截面关键参数(刚度、强度、延性和耗能能力)的衰减规律;(2)提出基于截面滞回本构的锈蚀框架结构模拟方法;(3)对典型锈蚀混凝土框架进行推覆分析,确定锈蚀混凝土框架的层间弹塑性关键参数确定方法,实现基于多自由度集中质量剪切层模型的区域锈蚀混凝土框架结构震害模拟。其次,提出了一个基于时程分析的区域建筑抗震韧性评估方法,实现区域建筑抗震韧性的定量评估,并能实现资源约束情况下的区域建筑维修规划模拟。具体包括:(1)根据建筑非线性时程分析得到的建筑工程需求参数,提出了基于FEMA P58方法的区域建筑震后剩余功能计算方法;(2)为了便于区域维修规划模拟,提出了维修规划单元的概念。为确定不同维修规划单元的维修优先级,提出了考虑资源约束与不考虑资源约束的两种不同维修规划单元维修优先级指标;(3)为了确定资源不足情况下的维修规划单元维修时间,提出了工作块的概念,并提出了区域建筑维修模拟方法,从而定量地计算区域建筑功能恢复曲线以及韧性指标。最后,为展示本研究提出的方法,分别对深圳市8809栋框架结构以及北京市68930栋住宅建筑进行了模拟,并对模拟结果进行了可视化展示。本研究旨在提出一个能考虑区域在役钢筋混凝土结构锈蚀现状的震害模拟方法,辅助震前区域抗震防灾规划与震后建筑功能快速恢复。
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