POA法对框架结构损伤的简化评估

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sso if r e n. i fRe n oc d Co
() 1 实际结构 的地震 响应与一 个等效 单 自由度体 系 ( 以
下简称 S O - Snl D ge f re o 相 关 , D F i e ereo Fed m) g 也就是 由第一 振型控制结构 的地震 响应 ;
和无填充墙的框架结构模型作对 比分析 , 完成整体损伤 指数计 算和 简化评 估。定量地 阐明 了填 充墙作 为抗
侧 力 构 件 对 结 构 整 体 损 伤 的影 响 。
【 关键词 】 填充墙 ; 损伤指数 ; 简化评估 【 中图分类号 】 T 321 U5. 1
P A法能较好地模拟 出在水 平地 震作 用下 结构 的变形 O 和刚度蜕变 。P A( uh vr nls ehd 分析法本 质上 O P soe A ayi M to ) s
图 6 为有 填 充墙 的框 架 结构 基 底 剪 力一 硕 层位 移 曲 线
可见 : 多遇地 震作用 下 , 弹性 阶段 (I) 在 似 填充 墙作 川
并 不 明 ; 塑性 变 形 阶段 ( 填 充 墙 明 湿增 加 侧 向 刚 度 : Ⅱ) 【
L— —L—一 — ———
弹阶段( 填充墙失效后 , 出结构分析计算过程 。随 着加 Ⅲ) 退 载步数 的增加 , 步增 加 14 m 的层 问位 移 , 顶层 层 每 .4 m 问位 移达到控制 位移 时 , 整体结 构 失效 。结 合 以 _两 曲线 , 卜
在 : 1 减小 了结构 周期 , 定程度 上增 大 了地震 力 ; 2 改 () 一 () 变 了结 构刚度分布 , 但沿 高度和平面均匀分 布 的填 充墙 对结 构抗震性能总体 上是有 利 的。故本文 主要 从考 虑填充 墙对 结构抗 震性能的影响来进行损 伤分 析。 李宏男等 提出 了一种结合 P A法 来计算整 体损伤指 O 数 的方法。该方法关键 在于 将多 线性力 一变 形 曲线转 换成 P soe 曲线 , 图 1 uhvr 如 所示 。当以基底剪力作为外力 , 以结构
分 别建 立某 7层无填 充墙和有 填充墙 框架结 构两 种模
型。采 用结构设计软件 S T 计算 出框架 结构 的地 震响 A WE 应, 并得 出了框 架 内力 配 筋等 基本 设 计资 料 。利 用 I A C D R
程 序对 两种模型进行 P soe 分析 , uhvr 绘制 出各 自的 P soe uhvr 曲线 , 并根据 P soe 曲线 计算 出结构 的整 体损 伤指 数 。 uhvr 最 后通 过对 比分析两模 型的整体损伤指数 得 出: 填充墙作 为抗

言 辫

言箸 一
图 5 为 无填 充 墙 的 框 架结 构 基 底 剪 力一 预 层 位 移 曲线
言器 一 星置 一 : 蠹 一 墓 ;
( kN1 2 000. ) Of 18 00 (【 )1 l l(. 6 】】O0 1 400. 0 0 l2 )00 0(. l 000. 0 ( ) 8 00 00 600 ( ) O


400 0 0 200 f ) 0
00 0

1 (x , u … 1
0. 5. 1 【( 00 O0 O0 0_)】I5. 20 00 25 O0 0 O0 3 35 (( }】
im、f J t , 。 H¨ _ h】 【 l J 。 30x 0
的 配 筋 率 严 格 按 照 规 范 进 行 设 计 。 相 关 参 数 为 : = 厂 1. / m 43N r a :14 / m 钢 筋 的 本 构 关 系 采 用 = 线 3 N r , a z
= 30 N/m m 。 E = 2 0 .0 ×


800 (( )) 6(f ) 】)(0
图 4 有 填 充墙 模 型
l 48
四川建 筑
第3 1卷 4期
2 1 .8 0 0 1
蔓 ≯ 谴≯ j 馥 馘
结 构整 体损 伤指数
● 0 0 0 0
算 出结构 的累积损伤指数 , 于确定破坏 程度 ;2 填充 墙作 便 () 为抗侧力构件在 塑性 变形 阶段 可 以有效地 降低 结构 的整 体 ㈣
D = [ 0 一 H . n 0 l—k ( 2一 )一… j } l H 1
四川建筑
第3 1卷 4期 2 1 .8 0 10
17 4
-= ll 强 . 缩 构 ・ =。
3 算
3 1 .

3 2 比 较 分 析 结 果 .
工 程 概 况
IA C计算 分析结 果 : 目标 位 移 超过 规 范 。『 层 D R 在 { l
破坏程度
基本 完好 轻 微 破 坏 中等 破 坏
一般结构
O~ .O 0 1 O 1 O3 .0~ .O 0 3 O 6 .0~ .5 O 6 O 8 . 5~ .5 O8 . 5~J0 .0
6 0 00
6 0 00
3 ( 00 1


严 重 破 坏 倒塌
图 3 无 填 充墙 模 型
簿

P A法对框 架结构 损伤 的简化评 估 O
任 江 , 王泽云 , 陈俊霖
( 西华 大学 建筑 与土 木工 程学 院 , 四川成 都 603 ) 109
【 摘 要 】 在 简要介绍 了 P A法的特 点及 步骤 的基 础上 , O 文章运 用该方法对有填充墙 的框 架结构模型
影 响 , 绘 在 整 个 推 覆 分 析 过 程 中 两 种 模 型 的 损 伤 指 数 , 故 如 图 7所 示 。 同 7中 , 曲线 2 于 在 阿 弹 阶 段 填 充 墙 增 加 r
侧 向刚度 , 从而 降低 了整 体损 伤指 数 , 对抗 震产 生 了有利 影 响, 损伤指数降低幅度最 大为 1. % 64
变形
序 … 可 以对 钢 筋 混 凝土 进 行 非 弹 性 破
图 1 多线 性 力 一变形 曲 线 示 意 图
这两条假定并不完全 正确 , 文献 [ ] 明, 1表 这些假定能较
好地模拟多 自由度体 系的地震 响应 , 并且 这些地震 反应可 以 用静力弹塑性分析方法得 到合 理的估计 。
33 . 结 构 损 伤 评 估
参考 文献 [ ] 出 的描述 结构 地震 破 坏程 度 的震 害指 2提 标, 如表 3所示 。
表 3 钢 筋 混 凝 土 结 构 三 水 准 抗 震 设 计 的 地 震 损 伤 性 能 目标
地震设防水准
小 震 中震
● ● ● ● ● ●
() 2 在整 个地 震反 应过 程 中位移 形状 向量 { } 持 不 保 变, 且在整个 地震 反应 过程 中, 无论 侧移大小 , 其位 移形状 向
量{ } 保持不变 。
c t t cue )程 r e r trs e S u

“ “2 U 1 j
“ ±
“ …U
8 00 (( )) 600. O0 40( ) )( 0 200 00 000.)) ff
组, 场地类 别为第 Ⅱ类 , 其框架截面示 意图如 图 2所示 , 结构 立面如 3 罔 4所示 , 中阴影部分 为填充墙 。梁和柱混凝 、 其 土强度等级均为 C 0 受 力钢筋采 朋 H B 3 钢 筋。结构 3, R 3 5级
增加, 则 Y 为图一曲线中的纵坐标 , 以式 ( ) 所 1 简化 为 : D =1一Y / nk u 0 () 3
2 分析原 理及 目的 力
IR C (C m— DA o
p r r r g a frI e u e o r m n - P o l si Da g ay a t ma e An l — c
并 利 用式 ( ) 3 可计 算 m 结 构 累 积 损 伤 指 数 D, . 8 ( 填 =06 2 无
图 2 框 架 截 面 示意 图显 - 对 应 的 拉 丁 字符 的拼 音 , T z ,
充墙 )D , :06 3 有 填充 墙 ) .9 ( 。结 构失 效 时整体 损 伤指 数 差值 ( 一 ) D。 . % 。为了研究填充墙对 整体结构 的 D D。/ =16
主节点 位移作 为 变 形 , 该 曲线 便 可 以转 化 成 psoe 则 uhvr曲 线 。再根据 文献 [ ] 3 所提供 的方法 即可求得在结构 整体 损伤
指数 D, 表达式 为 :
[ 作者 简介] 江( 9 6~) 男 , 任 18 , 硕士 , 要研 究 方 向为 主 结构工程。
侧 力构件对框架结构 的整体损伤影 响。
[ 定稿 日期] 00—1 9 2 1 0—1 [ 基金项 目] 西华大学结构 实验 室重点 实验 室建设 基金 资助项 目( Z 00 0 X D 8 2— 9—1 ; ) 西华大 学研 究生创 新基 金项
目( C J0 9 4 Y J20 4 )
下基∑k u 一 ik U /。 ( ) u
i= l
() 1
式 中, ; 图 1中第 i k为 点和第 i 点 之 间连线 的斜率 , +l 为各变形 阶段结构 的位 移 。若 P soe 侧 向荷 载线性 地 uhvr
k : ( 一Y ) ( Y / 一u ) () 2
【 文献标识码 】 A
是一种与反应谱相结合 的静力 弹塑 性分析方法 , 没有严密 并 的理论基础 。利用该方法进行结构 分析 的优 点在于 : 既能对 结构在多遇地震下 的弹性设计进行 校核 , 也能够确 定结构在
罕遇地震下潜在 的破坏 机制 。它是按 一定 的水 平荷 载加 载 方式 , 对结构施加 单调 递增 的水平 荷载 , 过使结 构达 到破 通 坏时的 目标位移来研究分 析结 构的非线形耗 能与响应 , 而 从 判断结构及构件 的变形 、 力是否 满 足抗震 设计要 求 , 受 并对 结构 的抗震性能做 出评价 。 P soe 分析法虽未建立 严密 的力学 基础 , uhvr 但建 立在 以
位 移 角 的 15 / 0时 , 弱 层 破 坏 导 致 整 体 结 构 坍 塌 。根 据 计 薄
某 拟 建 跨 L 钢 筋 混 凝 土 框 架 结 构 j无 地 下 室 , 层 , 地 上 7层 。该 地 抗 震 设 防 烈 度 为 7度 , 计 地 震 分 组 为 第 = 没
算结果绘制 … P soe 曲线 , uh vr 如罔 5、1 I 冬 6所乐
性一 强 化 模 型 , 相 关 参 数 为 : 其
1 N mm , 震 0 / 近
400. 00 20( 0 )O 0. 0 0 0 (《 }】5 ( 1I 1 l 20 O0 5 00 } l O0 O0 I 5 2 3( 0 3 )0 5 O0
0 ^ 耋
损伤指数 ; 3 均匀布 置填充 墙可 以避免框架 结构 出现 刚度 () 不均匀和薄弱层 。本文虽 能快 速地 得 出简化评估结果 , 由 但 于填充墙性能的模拟 比框架 的性 能模拟 困难 得多 , 因此对 于 填充墙单元 的简化模 型还 有待完善 。
参 考 文 献
坏 分析 , 如 P A分析法 、 例 O 动态时 程分析法 及准静 态循环 分
析法。该程序对于定 量分析 构件及 整体 损伤 指数 具有其 特
有 的优 越性 。
1 损伤 简化 评估
填充墙作为一 种非 承重构 件 , 不仅 提供 了抗侧 力 刚度 , 还改变 了结构 构 件 的约 束条 件 , 对结 构 的影 响 主要 体现 其
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