考虑材料本构参数变异的RC空间框架抗震性能分析与设计改进

摘要

钢筋混凝结构具有耐久性好、经济适用性强等特点，因此，在建筑领域得到了广泛应用。但在实际工程中，由于混凝土和钢筋等本身固有的特性和施工的原因导致材料本构参数存在一定的变异性，由此引起结构力学反应的多样性和不确定性。材料本构关系作为非线性分析的基础，本构关系的变异性会直接影响到结构非线性分析的结果。
　　基于此，本文以RC空间框架为研究对象，分析混凝土和钢筋材料本构参数变异对RC空间框架抗震性能的影响，并对普通RC空间框架中的柱按照承载力和刚度相等的原则改进为钢管混凝土柱，使其受材料本构参数变异影响相对普通RC空间框架小。采用Pushover方法分析RC空间框架在不同材料本构参数时的基底剪力、最大顶点位移、延性系数、结构耗散能量等结构抗震性能参数，以此作为评估改进前后的RC空间框架抗震性能的优劣。材料本构参数的变异性是通过均匀试验得到的样本点数据来反映。最后，限于计算机时，以普通混凝土框架为标准选取37个样本点分析中的耗能最大、平均值、最小的3种情形，对改进前后的RC空间框架进行滞回分析，比较了改进和普通RC空间框架考材料虑累积损伤时结构的抗震性能。
　　计算结果表明:(1)均匀设计表的选取，会影响每个样本点的材料本构参数的大小，但对结构抗震性能相关指标的平均值和变异系数的影响不大，为本文后续研究奠定基础。(2)普通RC空间框架抗震性能受材料本构参数变异影响较大，本文采用钢管混凝土对RC空间框架进行改进，改进的RC空间框架能较好的减小混凝土和钢筋材料本构参数变异对结构抗震性能的影响。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 RC框架抗震分析方法

1．2．1 RC框架现有抗震分析方法及优缺点

1．2．2 RC框架Pushover分析研究现状

1．2．3 滞回分析研究现状

1．3 基于随机非线性的RC框架抗震分析

1．3．1 混凝土和钢筋材料本构参数变异性

1．3．2 随机不确定性RC框架研究现状

1．4 本文研究的目的和内容

1．5 本文各章节研究内容和安排

第二章 结构抗震基本分析方法

2．1 Pushover分析方法

2．1．1 Pushover分析基本原理

2．1．2 Pushover分析基本假设

2．1．3 Pushover分析侧向加载模型

2．1．4 Pushover分析流程图

2．1．5 Pushover分析曲线和延性系数计算

2．2 RC框架结构滞回分析

2．2．1 RC框架结构滞回分析基本原理

2．2．2 基于Opensees的结构恢复力模型的确定

2．2．3 滞回曲线和滞回环

2．3 本章小结

第三章 材料本构参数变异时RC空间框架Pushover分析

3．1 基于均匀表的材料本构参数样本点设计

3．1．1 基于均匀设计的初始样本点

3．1．2 基于均匀设计的材料本构参数样本点

3．1．3 不同样本点间的对比

3．2 RC空间框架结构模型

3．2．1 RC框架模性信息介绍

3．2．2 RC空间框架模型的建立

3．3 RC空间框架考虑材料本构参数变异的Pushover分析结果

3．4 本章小结

第四章 RC空间框架设计改进及Pushover分析

4．1．1 方钢管混凝土承载力计算方法

4．1．2 RC空间框架柱强度等效方法

4．1．3 改进模型后的RC空间框架模型

4．2 改进RC空间框架考虑材料本构变异的Pushover分析

4．3 本章小结

第五章 普通与改进RC空间框架滞回分析

5．1 RC空间框架滞回分析模型

5．1．1 滞回分析模型信息介绍

5．1．2 滞回分析时材料本构模型

5．2 滞回分析加载方案

5．3 RC空间框架滞回分析结果

5．3．1 滞回曲线

5．3．2 骨架曲线

5．3．3 耗能能力和黏滞阻尼比

5．4 本章小结

结论

展望

参考文献

致谢

附录A(攻读学位期间所完成的学术论文)