基于損傷的結(jié)構(gòu)震后殘余位移評估研究中國地震局工程力學(xué)研究所

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研究亮點

基于損傷的結(jié)構(gòu)震后殘余位移評估研究

發(fā)布時間： 2022-09-30 點擊數(shù)量：13533

研究背景：

目前性態(tài)抗震設(shè)計和抗震韌性評價都需要精細化的結(jié)構(gòu)響應(yīng)指標，殘余位移可作為地震損失評估和韌性評價的重要參數(shù)。我國現(xiàn)行抗震設(shè)計采用多遇地震下承載力驗算和罕遇地震下變形驗算保證結(jié)構(gòu)在地震作用下不倒塌以保障生命安全。但是對結(jié)構(gòu)在中震作用下的可修復(fù)性只給出定性描述，并未具體的設(shè)計參數(shù)。震害調(diào)查表明，地震作用下結(jié)構(gòu)進入非線性后往往會產(chǎn)生顯著的殘余位移。結(jié)構(gòu)震后殘余變形直接影響結(jié)構(gòu)震后是否需要加固以及加固的成本。本研究基于簡化的結(jié)構(gòu)模型和分組強震記錄開展殘余位移研究。

研究方法及結(jié)果：

1）采用228條地震動記錄，基于場地類別、地震動峰值加速度和能量持時對地震動進行分組。在各類場地地震動反應(yīng)譜匹配的前提下使每組地震動記錄數(shù)據(jù)分布無顯著差別。

2）基于強度和基于延性的彈塑性位移本質(zhì)上僅考慮位移響應(yīng)對結(jié)構(gòu)破壞的影響，不能同時考慮延性和耗能對結(jié)構(gòu)破壞的耦合影響。本研究基于修正的Park-Ang雙參數(shù)損傷模型的損傷指數(shù)DI，建立了單自由度體系基于損傷的殘余位移比Cr譜（殘余位移與譜位移之比），流程如圖1所示。

3）研究結(jié)構(gòu)周期、損傷指數(shù)DI、極限延性系數(shù)μu、耗能系數(shù)β，滯回模型以及后屈服剛度α等因素對基于損傷的Cr譜的影響（圖2），給出基于損傷的Cr譜預(yù)測方程（圖3）。

4）對比基于損傷的Cr譜和基于延性的Cr譜的差別（圖4），結(jié)果表明基于延性方法得到的結(jié)構(gòu)Cr更保守。

該成果發(fā)表在國際期刊《Journal of Earthquake Engineering》和《Bulletin of Earthquake Engineering》（Jinjun Hu*, Bali Liu. Estimation of the damage-based residual displacement spectrum for simple structures. Journal of Earthquake Engineering, 2021. DOI: 10.1080/13632469.2021.1999344）（IF：3.994，*通訊作者）（Liu Bali, Hu Jinjun*, Xie Lili. Estimation of constant-damage residual displacements in terms of maximum inelastic displacements for SDOF structures. Bulletin of Earthquake Engineering, 2021. DOI: 10.1007/S10518-021-01285-9）（IF：3.827，*通訊作者）

圖1 基于損傷的Cr譜計算流程

圖2 Peak-Oriented模型的Cr譜

圖3 基于損傷的Cr統(tǒng)計值與預(yù)測值對比

圖4 基于損傷的Cr譜與基于延性的Cr譜對比

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