SRHSC框架结构抗地震倒塌能力定量评价与最优抗震设计方法研究

By taking SRHSC frame structure as research object, the performance degeneration characteristics and disciplinarians of frame structure under cyclic loading are studied, then the hysteretic model with degradation section is established by energy theory to represent the nonlinear characteristic of SRHSC frame structure. Based on the above research conclusions, the collapse mechanism of structure suffered with strong seismic action are explored, and the criterions for selecting earthquake records and ground motion intensity indexes and judging structural failure are proposed. The law of seismic damage transfer from member scale to structure scale is revealed and the theory for quantitative evaluation of structural collapse resistant capacity is put forward, then influence law of parameters which confirm a sensitive one on structural failure is obtained. Optimal balance between optimization objectives which contain seismic investment and earthquake damage losses is sought to estimate the rational value domain of design parameters, and then the engineering countermeasures for enhancing structural collapse resistant capacity are proposed on the condition of controllable construction cost. This project will change the existing semi theoretical and semi empirical prediction method which is based on failure mode and a series of assumed conditions totally and make the design of structural integer collapse resistant more systematic and more scientific, and then improve the resource utilization of engineering construction.

本项目拟以SRHSC框架为对象，研究该结构在循环荷载作用下的性能退化特征与规律，建立基于能量的全退化型滞回模型以描述其循环荷载作用下的非线性特性。在此基础上，探究结构在大震作用下的损伤、倒塌行为与机理，建立地震动记录和地震动强度指标优选准则及结构倒塌评判准则，揭示地震损伤在宏观尺度间迁移规律，提出结构抗倒塌能力的定量化评估理论与方法，进而揭示各参数对框架结构倒塌的影响规律，并确定影响其抗倒塌能力的最敏感参数，随后以抗震投入和震害损失作为优化目标，寻找两者间的最佳平衡，最终优化得到各工程设计参数的合理取值范围，实现可控建造成本的同时科学提出增强结构抗倒塌能力的工程对策。本项目研究从本质上改变了传统的依据破坏形态和一系列近似假设条件建立起来的半理论半经验地震倒塌预测方法，不仅使结构抗整体倒塌分析与设计更为系统化与科学化，而且可以提高工程建设的资源利用率。

随着建筑结构高度、跨度的不断增加，对建筑材料、结构形式亦提出更高要求和标准。本项目以SRHSC框架结构为最终研究对象，从SRHSC结构构件尺度出发，研究了混凝土强度、剪跨比、含钢率、配箍率等因素对构件破坏形态、承载能力以及循环荷载作用下的滞回耗能等抗震性能的影响规律，基于考虑了型钢与混凝土间粘结滑移的SRHSC结构数值模型，研究了SRHSC结构在循环荷载作用下的损伤演化与性能退化过程，研究结果显示：截面高度和配钢率对SRHSC梁损伤影响最大，截面尺寸和轴压比对SRHSC柱损伤影响最大；框架柱对SRHSC框架楼层损伤影响最大。最后，采用“加权组合法”建立了地震激励下SRHSC框架结构建议损伤模型。.项目组根据分部优化法并借助复形法优化思想获得指定设防烈度下SRHSC框架结构最小抗震投入的优化设计，并得到框架结构的损失期望。将抗震投入最少和震害损失期望最小作为两大优化目标，以期寻求两者之间的最佳平衡。最后，借助IDA方法对建筑结构抗地震倒塌易损性进行分析，将最大层间位移角作为结构地震响应指标DM，并辅以基于最大层间位移角限值和震害指数限值需求的双向倒塌准则，给出了建设场地指定地震烈度超越概率的计算公式，揭示了中强地震区地震烈度的衰减规律，得到了不同抗震设防烈度下的超越概率，并绘制出建设场地地震危险性曲线。.本资助项目研究从本质上改变了传统的依据破坏形态和一系列近似假设条件建立起来的半理论半经验地震倒塌预测方法，不仅使结构抗整体倒塌分析与设计更为系统化与科学化，而且可以提高工程建设的资源利用率。