RC框架結構基于兩次Pushover的整體損傷指標計算

萬正東++董劍敏++李明

摘 要：該文針對鋼筋混凝土框架結構，利用推覆時程分析（Pushover）得到地震發生前后結構的剛度變化，通過比較地震發生前后結構整體剛度以得到一種結構整體損傷指標。通過算例分析表明，本方法能夠快捷有效地計算RC框架結構的整體地震損傷指標。

關鍵詞：整體地震損傷模型 Pushover 剛度比

中圖分類號：TU352.11 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）12（c）-0218-02

結構的整體地震損傷指標有多種模型，如局部構件加權組合模型、基于等效單自由度體系的模型等[1]。該文將介紹A.Ghobarah 等[2]提出的一種基于兩次Pushover的損傷模型，并采用算例對該模型應用。

1 基于兩次Pushover的損傷模型

1.1 模型的表達式

（1）

式中：為結構的整體損傷指標；和分別為結構在地震作用前后結構的整體初始剛度。

1.2 模型計算的方法

該地震損傷模型的步驟：有限元建模、進行地震發生前的推覆分析、對結構進行地震運動輸入、進行地震發生后結構的推覆分析以及損傷指標的計算。

為了通過推覆分析曲線得到彈性階段的剛度和，需對其等效線性化處理。該文參考了美國FEMA-273[3]提供的建議進行等效線性化處理。

2 算例分析

某五層三跨鋼筋混凝土框架結構邊柱跨度5.4 m，中跨2.7 m，底層高4.2 m，其余層高3.6 m，設防烈度為8度，Ⅱ類場地土。整體結構采用中心線模型，梁構件和柱構件采用基于位移的非線性纖維梁柱單元模擬。

2.1 地震前Pushover分析

采用倒三角的側向力分布形式，使得側向力的分布沿高度與該樓層質量及高度成正比。結構每層得到的集中力為：

（2）

式中，— 第層樓層的重量；— 第層的高度；—基底剪力。

結構的Pushover曲線結果如圖1、圖2所示。對Pushover曲線進行等效線性化處理，可得屈服位移為45.5 mm，屈服剪力為，初始剛度為。

2.2 地震動輸入

對結構輸入El Centro地震波，持續時間為128 s，為了分析小震、中震和大震下結構的反應，在時程分析時分別將峰值加速度調整為0.07 g、0.2 g和0.4 g。

2.3 震后推覆分析

地震作用后，對損傷結構進行推覆分析。根據推覆分析側向力加載的方向，先后進行正向推覆分析和反向推覆分析。結構在小震、中震和大震作用后的Pushover曲線分別對應于圖2、圖3和圖4。

對不同程度地震動對應的震后推覆分析曲線進行等效線性化，可以得到結構的初始剛度、屈服剪力和屈服位移，具體計算結果見表1。

2.4 結構整體損傷指標

在輸入地震波前后兩次推覆分析之后，利用式（1）可得到結構的整體損傷指標，計算結果見表1。

3 結論與展望

本文針對鋼筋混凝土框架結構，研究了基于兩次Pushover方法的整體地震損傷指標模型，并進行了算例分析，經研究表明本方法能快捷有效地對整體地震損傷指標進行計算?；诒痉椒ǖ奶攸c，在后續研究工作中，應針對該損傷模型與其他損傷模型的對比、不同地震動作用下損傷指標的計算等開展研究。

參考文獻

[1] 萬正東.RC框架結構基于概率損傷模型的地震易損性與風險分析[D].哈爾濱工業大學碩士論文，2009，45-47.

[2] Ghobarah A， Abou-Elfath H， Biddah S. Response-based damage assessment of structure[J].Earthquake Engineering and Structural Dynamics，1999（28）：79-104.

[3] Federal Emergency Management Agency（FEMA）. NEHRP Guideline for the Seismic Rehabilitation of Buildings[Z].FEMA Report，1997.