锈蚀钢筋混凝土压弯构件恢复力模型研究

根据目前已有试验资料和理论分析,结合钢筋锈蚀引起结构破坏形态的改变,综合考虑结构各种耐久性损伤因素,并对箍筋锈蚀进行修正,提出了锈蚀钢筋混凝土压弯构件基于地震损伤的恢复力模型的确定方法.通过与现有试验进行对比分析,表明模型描绘的骨架曲线与试验结果总体吻合较好,模型计算的滞回曲线所描述的现象与试验一致,该恢复力模型可在损伤钢筋混凝土结构地震反应分析中采用.     

火灾后钢筋混凝土压弯构件的抗震性能研究

本文在火灾后钢筋与混凝土应力－应变关系试验结果的基础上，通过大量数值计算，给出了火灾后钢筋混凝土压弯构件恢复力架曲线特征参数的统计公式，从而为火灾后剪切型钢筋混凝土结构的地震反应分析及其抗震加固奠定了基础。     

钢筋混凝土构件率相关恢复力模型研究

通过钢筋混凝土构件的动态试验,研究不同加载速率下的钢筋混凝土梁柱力学特性。考虑屈服强度、极限强度和刚度的动力效应,引入损伤因子,并考虑混凝土损伤对卸载刚度的影响,建立了钢筋混凝土构件率相关的三折线恢复力模型。利用有限元分析软件模拟钢筋混凝土构件的动态试验,对比模拟结果与试验结果得出：考虑应变率效应和混凝土损伤对卸载刚度的影响,能够更好地反映构件的动力特性。对一平面框架结构模型进行不同加载速率下的动态分析,研究加载速率对结构动力反应的影响,结果表明,随着加载速率的增大,结构模型各构件的强度和刚度增大,结构模型整体抗侧移刚度增强,水平位移减小。     

钢筋混凝土结构基于地震损伤性能的设计

本文结合我国地震设防水准,在国内外有关地震损在量研究结果的基础上,提出钢筋混凝土结构地震损伤的“三水准”性能目标;其次,对于剪切型钢筋混凝土结构,提出了结构层间柱－压弯构件三线性恢复力模型参数确定和地震损伤计算方法;第三,提出了地震损伤直接验算和将地震损伤验算归结为变形验算的钢筋混凝土结构地震损伤性能设计方法;最后,通过设计例题说明了本文方法应用的可行性。     

恢复力模型研究现状及存在问题

恢复力模型是根据大量从试验中获得的恢复力与变形的关系曲线经适当抽象和简化而得到的实用数学模型，是结构构件的抗震性能在结构弹塑性地震反应分析中的具体体现。对迄今为止国内外关于钢筋、混凝土和钢筋混凝土结构构件的恢复力模型的研究成果进行了汇总和简要评述，分析了现有恢复力模型存在的主要问题，在此基础上提出恢复力模型今后的研究建议。     

钢筋混凝土柱考虑损伤累积的反复荷载-位移关系分析

为能在反复荷载作用下钢筋混凝土柱的荷载-位移关系分析中考虑柱低周疲劳性能,提出了一损伤模型,对柱中纵向受力钢筋和混凝土的损伤状态作评估与记录。将这一记录材料性能信息的损伤指标带入材料各自的恢复力模型以考虑产生损伤后材料的强度和刚度退化。基于多弹簧模型对不同变幅加载路径下及等幅低周疲劳加载下钢筋混凝土柱的空间反应进行了数值计算模拟。与已有试验结果比较表明,所提材料层次上的损伤累积模型以及考虑损伤累积效应的柱构件空间荷载-位移关系分析方法具有一定的精度,为钢筋混凝土柱的抗震性能分析提供了一个辅助工具。     

基于能量的主余震作用下RC框架损伤与震后性能评估

地震发生后,震损结构能否承受强余震是震害调查与灾后重建中的重要问题。因此,准确评估主余震造成的结构损伤以及评估主震后震损结构的剩余倒塌能力至关重要。采用基于能量的地震损伤指标对结构损伤进行评估,以能量谱作为工程需求参数,再通过引入震损结构模型对结构在主余震作用下的累积损伤进行评估,建立主余震作用下结构整体损伤评估理论框架。然后,基于I_V损伤指数对主余震下的结构损伤进行量化,得到震损结构的倒塌能力曲线,并确定结构剩余承受强余震的能力。以6层3跨钢筋混凝土(reinforced concrete, RC)框架结构为例进行分析,结果表明：地震能量损伤指标法物理意义明确,可以从能量角度快速评价主余震下结构损伤;震损结构的剩余倒塌能力随着主震强度增加而逐渐降低;对于案例结构而言,主震下结构损伤小于0.32时可以认为震损结构是安全的可以承受强余震,介于0.32～0.52之间时,需要对震损结构加固修复,以保障余震安全。     

结构损伤分析的力学方法

本文将损伤力学中的损伤变量概念从材料广到了构件和结构；在此基础上，针对钢筋混凝土结构单调力－变形曲线，给出了其损伤演变过程，并对等位移循环和地震后钢筋混凝土压弯构件的低周疲劳损伤进行了分析。最后，探讨了系统损伤的组合问题。     

钢筋混凝土结构的地震损伤分析及能量参数模型

本文简要评述了现有钢筋混凝土结构地震损伤分析的途径、方法及其合理应用。根据构件的滞回恢复力骨架曲线及卸载刚度退化规律,本文构造一个与构件地震损伤相关的能量参数,并据此提出一种构件地震损伤模型,该模型不显含组合系数α及β,计算较为简便。最后,根据Park and Ang模型导出构件滞回恢复力模型中反向加载曲线的超前指向距离,使构件的滞回恢复力变化描述与构件的地震损伤演化描述具有一致性。     

方钢管混凝土压弯构件滞回性能的试验研究

以轴压比和含钢率为试验参数，进行了7个方面钢管混凝土压弯构件在往复荷载作用下荷载－位移滞回性能的试验研究，所得滞回曲线的图形都具有较好的饱满性，且和数值计算结构吻合良好，还利用已有的恢复力对构件进行了滞回曲线的理论计算，并和试验结果进行了分析对比，结果表明二者基本吻合。     

基于可靠度的结构损伤性能设计

本文基于现行抗震规范设计方法，运用荷载抗力分项系数法对结构损伤可靠度进行了研究。选择了恰当的地震动随机过程模型。合理地确定了模型参数。利用现有的钢筋混凝土构件的损伤模型。应用响应面法拟合目标函数，提出了钢筋混弹簧土结构损伤可靠度的分项系数标定方法，根据试验经验公式并结合截面应力应变分析。确定了钢筋混凝土截面恢复力模型参数，应用MonteCarlo方法对结构的可靠度进行计算。编制了钢筋混凝土结构的损伤可靠度计算程序，采用重要抽样法计算结构的可靠度，提高了计算效率，计算了现行抗震规范的结构损伤可靠度，确定了分项系数和目标失效概率的关系。为现行规范向性能设计规范的过度提供了可靠度基础。     

主余震作用下高强钢筋混凝土框架的易损性分析

为研究主余震作用下配置高强钢筋的RC框架结构的抗震性能,根据相同设计指标和"等强代换"的原则,设计了三榀六层四跨的钢筋混凝土框架,纵向受力钢筋的强度等级分别为HRB400、HRB500和HRB600。通过OpenSees平台进行有限元建模,将最大层间位移角作为结构损伤指标,反应地震作用的结构响应。选取15条地震加速度时程,通过重复法构造人工主余震序列并进行IDA分析,得到结构在不同强度的主余震序列作用下的地震易损性曲线。结果表明:主震PGA越大,余震的最大层间位移角越大,结构达到各极限状态的概率越高。对比配置不同钢筋强度的三榀框架的计算结果,可知"等强代换"原则下,相同主余震序列作用时,钢筋强度的提高对结构抗倒塌性能有不利影响,但影响有限。     

振戎中学食堂楼耗能减震分析与设计（Ⅱ）—能力谱法与地震损伤性能控制设计

本文针对云南洱源县振戎中学食堂钢钢筋混凝土耗能减振体系，首先建立了耗能减振结构构件的恢复力模型，其次，结合文献[10]提出的“三水准”地震损伤性能目标和文献[11]中的简化设计方法以及ＡＴＣ－４０报告中的能力谱法，对此结构在大震下的地震损伤性能进行了分析和设计验算，最后考察了耗能关振装置对结构损伤性能的控制效果。     

人工主余震作用下桥墩结构损伤预测评估分析

主余震作用下,断层距（R_JB）和余震次数的不同对结构造成的损伤也大不相同,进行主余震序列下桥梁损伤评估时需要考虑断层距、余震次数等影响因素。基于OpenSees平台,以一座连续梁桥为例,根据人工主余震构造时不同的影响因素,选用余震衰减和PGA调幅的人工主余震构造法构造主余震序列进行结构损伤分析,并与实际主余震事件的损伤结果作对比,研究人工构造主余震序列预测结构损伤的可行性。结果表明：基于PGA调幅构造主余震的方法,当考虑余震衰减时,能够较好模拟出结构在实际主余震地震作用下造成的最终损伤,能够较合理的预测结构在实际主余震序列中的损伤指标;对区域主余震作用下的桥梁进行损伤评估时,需要考虑断层距和余震次数影响因素,桥梁距断层距R_JB越近时结构的损伤状态越严重,余震发生次数越多则结构的损伤增量就越大,并且结构在人工主余震作用下R_JB越大的地方,结构损伤增量误差程度越小,预测的损伤状态就越接近实际的损伤状态。     

振戎中学食堂楼耗能减震分析与设计(Ⅱ)－能力谱法与地震损伤性能控制设计

本文针对云南洱源县振戎中学食堂钢筋混凝土耗能减振体系，首先建立了耗能减振结构构件的恢复力模型；其次，结合文献[10]提出的“三水准”地震损伤性能目标和文献[11]中的简化设计方法以及ATC-40报告中的能力谱法，对此结构在大震下的地震损伤性能进行了分析和设计验算；最后考察了耗能减振装置对结构损伤性能的控制效果。     

考虑主余震序列作用的砌体结构易损性分析

鉴于我国砌体结构抗震面临的严峻形势,以及主余震序列作用下砌体结构易损性研究存在的不足,以汶川地震中1栋典型砌体房屋为依托,开展考虑主余震序列作用的砌体结构易损性研究。首先,建立了结构的三维有限元模型,并从结构动力特性与损伤等方面验证了模型的合理性; 其次,选取整体损伤耗能作为结构性能参数,并给出了对应不同破坏等级的结构整体损伤耗能界限值; 最后,基于IDA方法对结构进行了不同主余震序列作用下的易损性分析。结果表明:相对于层间位移角,整体损伤耗能更适用于描述余震对结构的累积损伤效应; 随着结构主震损伤程度的加深,余震对结构造成的影响越明显,且主余震序列作用下结构呈现出比主震单独作用下高一个破坏等级的趋势; 当ΔPGA小于0.6时,结构的极限状态超越概率最大增幅不超过10%,此时余震的影响较小; 当ΔPGA大于0.6时,结构的极限状态超越概率最大增幅可达到33.1%,此时余震的影响较大。     

主余震序列型地震动作用下RC框架结构损伤耗能研究

强震发生后通常伴随着余震,余震的发生会加重结构损伤甚至引发倒塌。为了量化研究主余震序列型地震动对结构损伤的影响,以一栋3层钢筋混凝土框架结构为研究对象,选取了10条实际的主余震记录作为地震动输入,采用ABAQUS非线性有限元软件对该框架结构进行非线性动力时程分析,并依据结构局部和整体损伤耗能指标来评价主余震序列型地震动对框架结构累积损伤的影响。研究结果表明:序列地震会加剧结构底层柱的局部损伤耗能,特别是对底层中柱的影响更加明显;序列地震作用下的结构整体损伤耗能平均值相对于单主震作用下增加约30%;当余震与主震的第一周期谱加速度指标的比值Sa （T₁）_余震/Sa （T₁）_主震较大时,序列地震对结构损伤需求的影响更为显著。     

钢筋混凝土构件损伤模型的比较研究

随着基于性能的抗震设计思想的提出,建立一个合理、有效的损伤模型来评估钢筋混凝土结构震后的损伤程度,已成为工程中的一个热点研究问题,但至今仍未得到一个普遍适用的损伤模型。为研究既有损伤模型的适用性,本文选取国内外研究者所提出的较有代表性的十个损伤模型(M1~M10),利用PEER数据库中由Kunnath等所完成的钢筋混凝土构件(A2~A6)的拟静力试验结果,分别计算出十个损伤模型的损伤指标值,并与试验现象进行对比分析。结果表明:同一构件对于不同的损伤模型,其损伤指标值发展趋势不同,同一破坏状态下各模型所得损伤指标值亦不同;同一损伤模型对于不同加载制度下的构件,其损伤评估结果不同;各个损伤模型具有其适用范围与条件,均难以准确评估不同加载制度下构件的损伤状态;因此,有必要进行新的钢筋混凝土结构损伤模型的研究。     

型钢混凝土压弯构件受力性能数值模拟及影响参数分析

准确地预测地震荷载作用下型钢混凝土压弯构件的受力性能,对评估带有该类构件的超高层建筑结构的震害程度和分析其地震安全性具有重要意义。因型钢混凝土压弯构件复杂的材料特性和受力行为,在反复荷载作用下其受力性能的数值模拟尚存欠缺。本文采用开源有限元结构分析软件Open Sees,基于柔度法纤维模型,将型钢混凝土压弯构件中的混凝土按受约束情况,划分为3部分:箍筋以外的无约束混凝土,受型钢翼缘约束的强约束混凝土,位于上述两者之间的弱约束混凝土,并确定了相应的钢和混凝土材料本构模型,给出了型钢混凝土压弯构件数值模拟方法。采用该方法对低周反复荷载作用下9个不同轴压比的型钢混凝土压弯试验构件进行了全过程有限元数值模拟。得到的数值模拟结果与试验结果吻合较好,表明本文所建立的型钢混凝土压弯构件的数值模拟模型和方法是合理、可行的,达到了精度和效率的统一,可进一步推广应用到带有该类构件的大型复杂超高层建筑结构的动力非线性分析中。采用本文模型和方法还分析了轴压比、混凝土强度等级、型钢强度等级和含钢率等对构件骨架曲线的影响,结果表明这些参数均对型钢混凝土构件的刚度、强度和延性有不同程度的影响。     

OPENSEES中纤维模型的研究

详细介绍了OPENSEES[2]和CANNY[1]中各种纤维模型的计算原理，并用OPENSEES中的纤维模型分别模拟了一个钢筋混凝土柱试件和一个钢筋混凝土剪力墙试验模型。通过计算结果与试验结果的对比，显示此模型能够比较准确地模拟钢筋混凝土柱构件和钢筋混凝土剪力墙构件在大变形下的非线性反应。