基于IDA方法的装配整体式框架结构鲁棒性评价

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本文在三种新型装配整体式混凝土梁柱节点和现浇梁柱节点拟静力试验的基础上,建立了相应节点的精细化有限元数值分析模型。基于经试验验证的梁柱节点模型,建立了相应的完好结构与底层中柱拆除后的损伤结构的整体框架结构分析模型,采用IDA方法对各结构的抗震能力进行分析,并由此得到各结构的易损性曲线,最后选用不同的鲁棒性评价指标,对各框架结构的鲁棒性进行分析。主要研究内容如下:(1)分别从定性研究与定量研究层面,系统回顾结构鲁棒性的研究进展,将结构鲁棒性的定性研究划分为基于构件强度和延性的研究、基于节点性能的研究和基于结构冗余度的研究三类,将结构鲁棒性的定量研究划分为基于结构属性、基于确定测度结构性能、基于概率测度结构性能和基于风险四类;(2)采用在梁柱节点区域添加零长单元和节点单元两种不同的建模方式对梁柱节点试验进行模拟,通过对比试验和模拟的滞回曲线及骨架曲线,验证建模方式的准确性,并分析试验与模拟存在差别的原因,经对比发现,采用在节点区域添加零长单元的建模方式,模拟的效果更好;(3)选用在节点区域添加零长单元的建模方式,建立对应于不同节点的完好框架结构及拆除底层中柱的损伤框架结构,从PEER网站上选取22条地震波对各框架结构进行IDA分析,并由此得到各结构的易损性曲线,进一步可以得到结构的抗倒塌储备系数,通过比较各结构的易损性曲线和抗倒塌储备系数,发现装配整体式框架结构和现浇框架结构均具有较好的抗倒塌能力,装配整体式框架结构基本可以实现等同现浇的设计目标;(4)选取基于确定性结构性能和基于失效概率或可靠度的鲁棒性评价指标,对各框架结构的鲁棒性进行分析,研究发现采用不同的评价指标,结构鲁棒性的分析结果存在一定的差异性。
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