城市既有单体建筑抗震性能评定

论文摘要

我国是一个地震多发国家,历次地震灾害给人民带来了巨大的生命和财产损失。规模较大的城市由于人口稠密、财富集中,地震尤其是直接发生在城市地下及其临近地区的近场强地震将带来更大的灾害。我国唐山地震和最近的汶川地震灾害表明,建筑损毁是灾害损失特别是人员伤亡的主要祸源。因此,城市建筑是城市整体抵御地震风险的关键防线,而设防水平低下、构造简陋的部分既有建筑往往是这一防线的薄弱环节。对城市既有建筑抗震性能的评估既能指导我国当前城市建筑的抗震加固和维护工作,又能为当今城市建筑抗震水平的评估和地震灾害损失的预测提供一定的参考。本文首先分析了影响城市多龄期建筑的两种主要因素——规范体系的更新和材料性能的退化。对比了不同时期规范中与抗震能力相关条文的差异,详细分析了规范需求谱的变化,获得了规范的更新情况;同时研究了钢筋混凝土材料在正常大气环境中的经时模型,了解材料退化规律。其次,研究了结构非线性分析模型,分析了钢筋混凝土结构杆系模型的建立过程和构件单元非线性行为描述方法。考虑规范体系的更新和材料退化,分年代建立几种典型钢混结构的模型,并进行了地震响应分析,进而获得不同龄期建筑抗震性能的差异,同时获得各种模型的地震非线性演化过程和破坏模式。最后,研究了砖混建筑的非线性结构模型,在已有试验研究的基础上提出了砌筑墙体平面内非线性力学模型。考虑规范更新建立几种典型砖混结构模型,并进行了地震响应分析,获得不同龄期结构的抗震性能差异。分析结果显示:规范体系的更新是不同龄期结构抗震能力差别的主要来源,材料的退化对结构抗震能力影响相对较小;不同龄期的同种类型结构抗震性能差异明显,随着建造时间的延迟,结构抗震能力有不同程度的提高;不同龄期建筑在地震作用下薄弱楼层位置和塑性发展模式基本相同,只是薄弱部位响应有放大趋势。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外城市建筑抗震评价的现状与发展趋势
• 1.2.1 国外发展概况
• 1.2.2 国内发展概况
• 1.2.3 发展趋势
• 1.3 结构抗震能力的评价方法
• 1.3.1 Pushover 分析原理
• 1.3.2 动力非线性分析原理
• 1.4 研究目的及主要内容
• 1.4.1 研究目的
• 1.4.2 主要内容
• 第2章 既有建筑抗震能力的影响因素
• 2.1 引言
• 2.2 不同时期相关规范对比
• 2.2.1 相关规范总体对比
• 2.2.2 弹性需求谱的对比
• 2.2.3 抗震设防原则的变化
• 2.3 材料性能退化的评估
• 2.3.1 混凝土性能经时模型
• 2.3.2 钢筋性能经时模型
• 2.4 本章小结
• 第3章 既有钢混结构抗震性能评定
• 3.1 引言
• 3.2 结构非线性分析力学模型
• 3.2.1 非线性分析结构模型
• 3.2.2 非线性分析构件单元模型
• 3.2.3 构件单元滞回模型
• 3.3 既有框架结构抗震性能评定
• 3.3.1 结构分析模型的建立
• 3.3.2 静力弹塑性（Pushover）分析
• 3.3.3 非线性时程分析
• 3.4 既有框架剪力墙结构抗震性能评定
• 3.4.1 结构分析模型的建立
• 3.4.2 静力弹塑性（Pushover）分析
• 3.4.3 非线性时程分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 既有砖混结构抗震性能评定
• 4.1 引言
• 4.2 砌体结构构件的非线性描述
• 4.2.1 砌体抗压本构关系
• 4.2.2 砖砌墙体平面内抗剪性能
• 4.2.3 砖砌墙体平面内抗弯性能
• 4.3 砖砌体结构抗震性能评定
• 4.3.1 模型的建立
• 4.3.2 静力弹塑性分析
• 4.3.3 非线性时程分析
• 4.4 内框架和底层框架结构抗震性能评定
• 4.4.1 模型的建立
• 4.4.2 静力弹塑性分析
• 4.4.3 非线性时程分析
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢