滞回特性参数对RC框架结构抗地震倒塌能力影响分析

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准确分析结构在强震作用下的弹塑性响应,是实现性能化抗震设计的关键问题。其中结构构件的恢复力模型对数值模拟结果的可靠性起着决定作用,不同滞回参数对结构抗地震倒塌能力计算结果的影响程度存在较大差异。然而目前结构设计分析往往未考虑结构的塑性特性,恢复力模型的滞回特性对结构抗地震倒塌能力的影响研究并不完善,同时考虑前震损伤对结构抗倒塌能力影响的研究也较少。因此,本文以RC框架结构为研究对象,研究了恢复力模型滞回特性对结构抗地震倒塌能力的影响,并分析了前主震作用下结构抗地震倒塌能力。本文的主要研究内容如下:(1)基于我国规范,使用PKPM软件设计一栋常见的5层RC框架结构,采用Open Sees有限元平台建立其中一榀结构有限元分析模型,通过基于IDA的倒塌易损性分析,研究了混凝土滞回特性(强度退化、滞回捏泷、混凝土强度等级)和钢筋滞回特性(应变硬化率、滞回耗能、钢筋强度等级)对结构抗地震倒塌能力的影响,同时评估了柱配筋率对结构抗地震倒塌能力的影响。研究表明,混凝土强度等级对结构抗地震倒塌能力的影响最为显著,提高薄弱层柱配筋率可有效提高结构抗地震倒塌能力。(2)将5层RC框架结构简化成多自由度等效层剪切模型,基于改进I-K恢复力模型,研究了构件滞回特性(强化系数、延性系数、软化系数、基本强度退化、软化段强度退化、卸载刚度退化、再加载刚度退化)对结构抗地震倒塌能力的影响。研究表明,构件强化系数、延性系数及软化系数对结构抗地震倒塌能力的影响较为明显。(3)采用随机法人工构造前主震序列,分别对前主震作用及主震单独作用结构进行结构需求分析及倒塌易损性分析,研究前震损伤对结构抗地震倒塌能力的影响,分析了前主震作用下不同构件滞回特性对结构抗地震倒塌能力的影响,为将前震损伤定量地引入主震单独作用结构模型中,提出了结构屈服强度折减系数公式。研究表明,前震损伤会降低结构的抗地震倒塌能力,前主震作用下不同滞回特性对结构抗地震倒塌能力的影响程度较主震单独作用时有所改变,并验证了结构屈服强度折减系数公式的正确性。
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