• ISSN 1673-5722
  • CN 11-5429/P

基于能量方法设计的RC框架结构易损性分析

王中阳 车佳玲 张尚荣 包超

王中阳, 车佳玲, 张尚荣, 包超. 基于能量方法设计的RC框架结构易损性分析[J]. 震灾防御技术, 2018, 13(3): 524-533. doi: 10.11899/zzfy20180304
引用本文: 王中阳, 车佳玲, 张尚荣, 包超. 基于能量方法设计的RC框架结构易损性分析[J]. 震灾防御技术, 2018, 13(3): 524-533. doi: 10.11899/zzfy20180304
Wang Zhongyang, Che Jialing, Zhang Shangrong, Bao Chao. Seismic Fragility Analysis of RC Frame Structure Based on Energy Balance[J]. Technology for Earthquake Disaster Prevention, 2018, 13(3): 524-533. doi: 10.11899/zzfy20180304
Citation: Wang Zhongyang, Che Jialing, Zhang Shangrong, Bao Chao. Seismic Fragility Analysis of RC Frame Structure Based on Energy Balance[J]. Technology for Earthquake Disaster Prevention, 2018, 13(3): 524-533. doi: 10.11899/zzfy20180304

基于能量方法设计的RC框架结构易损性分析

doi: 10.11899/zzfy20180304
基金项目: 

国家自然科学基金项目 51408328

国家自然科学基金项目 51608283

详细信息
    作者简介:

    王中阳, 男, 生于1991年。硕士研究生。主要从事钢筋混凝土结构抗震研究。E-mail:2550115272@qq.com

    通讯作者:

    车佳玲, 女, 生于1985年。副教授。主要从事抗震相关研究。E-mail:che_jialing@126.com

Seismic Fragility Analysis of RC Frame Structure Based on Energy Balance

  • 摘要: 基于“强柱弱梁”的屈服机制,依据能量平衡方法设计了某6层RC框架结构,采用震级-震中距条带地震动记录选取方法,选取12条随机地震动,利用Perform-3D有限元分析软件对结构进行增量动力(IDA)分析,得到了结构的地震易损性曲线、破坏状态概率曲线以及结构破坏概率矩阵。分析结果表明:该方法设计的结构能够形成预设的“强柱弱梁”屈服机制,可以保证结构中梁充分参与耗能,同时结构具有较强的抗倒塌能力,可以满足“小震不坏,中震可修,大震不倒”的性能要求。
  • 图  1  结构能量平衡图

    Figure  1.  Schematic structure of energy balance

    图  2  结构最优失效模式

    Figure  2.  Optimal failure mode of structures

    图  3  结构平面布置图

    Figure  3.  Structural plane layout

    图  4  最大层间位移角与SaT1,5%)关系

    Figure  4.  Relationship between maximum inter story drift angle and Sa(T1, 5%)

    图  5  层间位移角概率密度分布图

    Figure  5.  Probabilitic density distributing diagram of drift angle between layers

    图  6  结构概率地震需求模型

    Figure  6.  Probabilistic seismic demand models of the structures

    图  7  结构易损性曲线

    Figure  7.  Vulnerability curves of structures

    图  8  梁、柱弹塑性应变能所占比例

    Figure  8.  The proportion of elastic plastic strain energy of beam and column

    表  1  12条地震动记录

    Table  1.   Records of 12 seismic waves

    地震动 台站 震级MW 震中距R/km 峰值加速度aPGA/g
    Northridge Beverly Hills-14145 Mulhol 6.7 13.39 0.416
    Cape Mendocino Rio Dell Overpass-FF 7.1 22.64 0.549
    Superstition Hills Poe Road(temp) 6.5 11.2 0.45
    Loma Prieta Capitola 6.9 15.2 0.53
    Duzce, Turkey Bolu 7.1 41.27 0.728
    Friuli,Italy Tolmezzo 6.5 15.8 0.35
    Imperial Valley Delta 6.5 22 0.35
    Northridge Canyon Country-WLC 6.7 12.4 0.48
    San Fernando LA-Hollywood 6.5 22.8 0.21
    Superstition Hills El Centro Imp.Co. 6.5 18.2 0.36
    Hector Mine Hector 7.1 11.7 0.34
    Kocaeli Turkey Duzce 7.1 15.4 0.36
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    表  2  不同性能状态下层间位移角限值

    Table  2.   Definition of drift angle between layers in different performance states

    正常使用 基本可使用 修复后使用 生命安全 倒塌
    [θ]≤1/550 1/550<[θ]≤1/220 1/220<[θ]≤1/100 1/100<[θ]≤1/50 [θ]>1/50
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    表  3  楼(屋)面荷载、结构构件参数

    Table  3.   Roof load and sizes of main structural members

    楼层 柱/mm×mm 梁/mm×mm 恒载/kN·m-2 活载/kN·m-2
    1-3 600×600 300×600 5.5 3.5
    4-5 500×500 250×500 5.5 3.5
    6 500×500 250×500 6.5 0.5
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    表  4  结构破坏概率矩阵

    Table  4.   Damage probability matrix of the structure

    地震水准${S_a}({T_1}, \xi)$/g 性能水平/%
    正常使用 基本可使用 修复后使用 生命安全 倒塌
    能量方法设计 规范设计 能量方法设计 规范设计 能量方法设计 规范设计 能量方法设计 规范设计 能量方法设计 规范设计
    多遇地震 87.39 86.6 12.61 13.4 0 0 0 0 0 0
    设防地震 12.19 9.18 61.15 54.73 19.92 26.79 6.31 8.61 0.43 0.69
    罕遇地震 1.2 0.76 20.82 13.59 18.89 20.8 55.97 60.62 3.12 4.23
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-11-20
  • 刊出日期:  2018-09-01

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