RC框架結(jié)構(gòu)基于構(gòu)件損傷指標(biāo)的加權(quán)組合模型

萬正東++唐巒++劉樹江

摘 要：該文介紹了加權(quán)組合法在地震整體損傷模型中的應(yīng)用，即在局部損傷研究的基礎(chǔ)上將各個(gè)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的損傷指標(biāo)按一定方式加權(quán)組合從而得到整體地震損傷指標(biāo)的方法。根據(jù)常見的幾種加權(quán)組合方法，選取鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)在El Centro地震運(yùn)動(dòng)下進(jìn)行時(shí)程分析，從而計(jì)算得到結(jié)構(gòu)的整體損傷指標(biāo)，并對計(jì)算結(jié)果進(jìn)行總結(jié)與展望。

關(guān)鍵詞：加權(quán)組合 整體損傷指標(biāo) 局部損傷指標(biāo)

中圖分類號(hào)：TU352.11 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）12（b）-0215-02

在鋼筋混凝土抗震分析中，需對結(jié)構(gòu)整體或某一局部進(jìn)行損傷分析，這就需要應(yīng)用整體損傷模型。目前常見的整體損傷模型一般可以通過以下方式得到：局部損傷研究基礎(chǔ)上的加權(quán)組合的整體損傷模型、將結(jié)構(gòu)看作一個(gè)整體所進(jìn)行分析的損傷模型[1]。

1 模型表達(dá)式

基于構(gòu)件損傷指標(biāo)的加權(quán)組合模型：在構(gòu)件層級的局部損傷指標(biāo)的基礎(chǔ)上，按照各個(gè)構(gòu)件的破壞對結(jié)構(gòu)整體影響程度的大小，對構(gòu)件損傷指標(biāo)進(jìn)行加權(quán)組合，從而得到結(jié)構(gòu)整體的損傷指標(biāo)。

（1）

式中，是整體損傷指標(biāo)；為第m個(gè)構(gòu)件的損傷指標(biāo)；為第m個(gè)構(gòu)件的加權(quán)系數(shù)；為構(gòu)件總量。

2 加權(quán)系數(shù)的確定

上述模型的主要系數(shù)為加權(quán)系數(shù)，結(jié)合國內(nèi)外的研究成果，文獻(xiàn)[2，3]總結(jié)了常見的幾種加權(quán)系數(shù)。常用的加權(quán)系數(shù)如下：

（1）Park等以耗能大小確定的加權(quán)系數(shù)：，其中為第m個(gè)構(gòu)件的耗能。

（2）杜修力等以損傷程度確定的加權(quán)系數(shù)：，為第m個(gè)構(gòu)件的損傷指標(biāo)。

（3）Chung以結(jié)構(gòu)的層數(shù)N確定的加權(quán)系數(shù)： 。

（4）歐進(jìn)萍等結(jié)合損傷程度及樓層數(shù)確定的加權(quán)系數(shù)：。

3 算例分析

某5層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)邊柱跨度6 m，中跨2.4 m，底層高3.9 m，其余層高3.3 m，設(shè)防烈度為8度，Ⅱ類場地土。采用Open Sees作為研究平臺(tái)，整體結(jié)構(gòu)采用中心線模型。梁和柱采用基于位移的非線性纖維梁柱單元模擬。輸入El Centro地面運(yùn)動(dòng)記錄，持時(shí)為128 s，峰值加速度調(diào)整為0.2 g以計(jì)算中震下結(jié)構(gòu)的反應(yīng)?；贙unnath等提出的改進(jìn)的Park-Ang損傷指標(biāo)[1，4]得到中震作用下結(jié)構(gòu)構(gòu)件的局部損傷指標(biāo)見圖1。

在上述構(gòu)件損傷指標(biāo)計(jì)算的基礎(chǔ)上，結(jié)合該文介紹的加權(quán)組合方式進(jìn)行整體損傷指標(biāo)的計(jì)算，不同地震作用下基于不同損傷指標(biāo)的樓層加權(quán)系數(shù)見圖2。由圖2可知，各加權(quán)系數(shù)沿層高的分布較為近似。基于上述分析在中震作用下各個(gè)損傷指標(biāo)按照不同的組合方式所得到的整體損傷指標(biāo)見表1。

按照Park等給出的損傷指標(biāo)在不同狀態(tài)下的取值范圍，根據(jù)該文計(jì)算的的結(jié)果，可知中震時(shí)結(jié)構(gòu)處于輕微破壞的狀態(tài)，符合理論預(yù)期。

4 結(jié)論與展望

該文介紹了加權(quán)組合法在結(jié)構(gòu)整體損傷指標(biāo)研究中的應(yīng)用，然后結(jié)合算例分析了Park、杜修力、Chung、歐進(jìn)萍等不同加權(quán)方法所計(jì)算的整體損傷指標(biāo)。經(jīng)分析可知，該文可有效地對結(jié)構(gòu)整體損傷指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算，針對后續(xù)研究工作可提出以下建議。

（1） 研究不同局部損傷模型對加權(quán)結(jié)果的敏感性。

（2） 對比加權(quán)組合法與其他整體損傷模型計(jì)算結(jié)果的差異，并進(jìn)行合理性分析。

參考文獻(xiàn)

[1] 萬正東.RC框架結(jié)構(gòu)基于概率損傷模型的地震易損性與風(fēng)險(xiǎn)分析[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2009：45-47.

[2] 劉光明. 基于新規(guī)范的八、九設(shè)防烈度去RC框架地震反應(yīng)特征及損傷分析[D].重慶大學(xué)，2004.

[3] 范立礎(chǔ)，卓衛(wèi)東.橋梁延性抗震設(shè)計(jì)[M].人民交通出版社， 2001.

[4] Park YJ， Ang HS. Mechanistic Seismic Damage Model for Reinforced Concrete. Journal of Structural Engineering[J].ASCE，1985（111）：722-739.