钢筋混凝土结构抗震耐久性研究

在设计基准期内，考虑结构和材料在环境和内部因素作用下可能出现的性能劣化后，仍需要保证的结构抗震可靠度称之为抗震耐久性。目前国内外在结构抗震设计中还没有提出耐久性的要求，结构耐久性设计中也没有涉及抗震。而大量的地震震害和结构耐久性研究都表明：混凝土结构性能劣化后的抗震性能明显降低。因此提出和研究混凝土结构抗震耐久性具有十分重要的意义。本项目通过模型试验研究引起混凝土结构性能劣化的诸因素（如：钢筋锈蚀、混凝土碳化、冻融循环、疲劳、其它化学物理因素等）与结构抗震性能指标（如：承载力、延性、滞回性能、动力特性等）之间的关系，提出不同耐久性环境区划内的抗震耐久性的性能设计指标；进而通过研究结构抗震性能指标与抗震设计技术参数（如：纵向钢筋配筋率、配箍率、箍筋间距、受压区高度限值等）之间的关系，提出不同耐久性环境区划和地震区划内的混凝土结构抗震耐久性设计方法、要求和技术措施。

多次大震震害表明，建造年代越久远的建筑结构在地震中的破坏情况越严重，而且即使经过抗震设计的工程结构在地震中也遭受了严重的破坏。这说明了土木工程结构在使用过程中，由于疲劳荷载作用、环境腐蚀、材料老化、构件缺陷以及其它因素，结构逐渐产生损伤积累，结构性能劣化，从而导致抗震性能随使用年限逐渐退化。结构使用年限越长，结构损伤越严重，因而结构抵抗地震的能力也退化得越多。在设计基准期内，考虑材料和结构在环境和内部因素的综合作用下出现性能劣化后，仍需保证的结构抗震可靠度定义为抗震耐久性。目前在结构抗震设计中还没有明确提出耐久性的要求，结构耐久性设计中也没有提出基于结构抗震的目标。.项目具体研究内容和成果包括：（1）研究了钢筋和混凝土材料性能劣化后，在承受地震等反复荷载作用时的力学性能变化规律，提出了锈蚀钢筋、碳化和冻融混凝土在反复荷载作用下的本构关系模型；（2）研究了在单调和反复荷载作用下，不同锈蚀率钢筋与混凝土粘结性能的退化规律，并提出了钢筋与混凝土粘结本构关系模型；（3）研究了出现不同耐久性损伤（如：混凝土碳化、箍筋锈蚀、纵向钢筋锈蚀）的钢筋混凝土梁、柱构件和节点，在低周反复荷载作用下结构承载力、延性、滞回延性、动力特性等抗震性能的变化规律，提出了梁、柱构件恢复力模型；（4）研究了不同锈蚀率钢筋在疲劳荷载作用下的力学性能变化规律，提出了锈蚀钢筋的疲劳损伤本构关系模型；（5）研究了钢筋混凝土构件在耐久性因素和疲劳损伤耦合作用下的结构损伤演化规律，提出了钢筋混凝土构件损伤非线性分析方法。（6）初步提出了混凝土结构抗震耐久性的性能设计目标和相关技术要求。.通过本项目的研究提出和明晰了结构抗震耐久性的概念，初步建立了耐久性和疲劳损伤与结构抗震性能之间的关系。发表了期刊论文36篇，其中EI收录12篇；培养了1名博士后，3名博士生，12名硕士研究生；专著1部预期能在2016年出版。