框架结构地震反应的不确定性分析

来源 :中国地震局工程力学研究所 | 被引量 : 0次 | 上传用户:cwg8872757
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破坏性地震是一个不经常发生,但是一旦发生后果非常严重的自然灾害。减轻地震灾害后果的有效方式是提升工程结构的抗震性能。结构抗震性能的分析又主要依赖其地震反应分析,而地震反应分析因为地震输入和结构参数确定的复杂性,存在着很大的不确定性。本文针对量大面广的框架结构,在国内外相关的既有研究成果基础之上,依托Open SEES有限元分析平台,选择典型钢筋混凝土框架及钢结构框架,详细地分析地震输入和各种结构参数对框架结构地震反应分析的影响,并给出了不确定分布的量化结果,本文主要工作内容包括以下几个方面:(1)利用Open SEES有限元数值分析平台,建立一个四层的钢筋混凝土框架结构分析模型,对采用基于有限元刚度法的非线性梁柱纤维单元以及基于有限元柔度法的非线性梁柱纤维单元进行钢筋混凝土结构有限元分析时,面临的单元数量划分、积分控制点数量的选取以及纤维截面网格数量的划分问题进行了简单的分析与探讨,意图在不影响结构计算精度的前提下,为后续论文工作确定合理的非线性纤维梁柱单元的基本参数,以达到可靠的计算精度要求。(2)多层钢筋混凝土结构的易损性及其不确定性分析:基于Open SEES有限元分析平台,建立一典型多层钢筋混凝土基本分析模型,通过变参数手段对其进行结构在地震作用下的非线性分析,从概率层面上对所选研究对象进行了定量的抗震性能分析。探讨了结构自身不确定性因素及地震动的不确定性对结构抗震性能的影响,考虑了阻尼比、混凝土材料参数(峰值应力、峰值应变、极限应力、极限应变)、钢筋材料参数(钢筋屈服强度、钢筋弹性模量)、层高八个参数,并将分析结果利用贝塔分布函数进行拟合,可以更加直观简便地观察到不同因素贝塔分布函数拟合曲线的差异性。(3)钢结构的易损性及其不确定性分析:简述了增量动力分析(Incremental Dynamic Analysis,IDA)手段和地震易损性分析的基本原理和基于IDA方法的地震易损性分析的全过程。基于Open SEES有限元分析平台,建立了典型钢结构框架作为基本分析模型,讨论了不同钢材种类对结构抗震性能的影响。建立一个25层钢框架结构以及同尺寸附着粘滞阻尼器的钢框架结构,对两个钢框架结构以地震动峰值加速度(PGA)作为地震动强度指标,以结构层间最大位移角θmax为工程需求参数,根据地震信息及台站从太平洋地震工程研究中心(PEER)强震记录库中选取15条地震动记录,分别对两个结构进行增量动力分析,建立结构的IDA曲线簇,并结合地震易损性分析,对分析结果进行对数拟合,构筑两个结构的连续易损性曲线,进一步提出用贝塔分布函数将结果转化为地震动参数-震害指数概率密度函数的概率表达方式,能够更加直观简便地观察到粘滞阻尼器显著的减震效果。
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