钢筋混凝土框架结构震后残余变形对其抗震性能影响的研究

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钢筋混凝土框架结构在经历大的地震作用后会产生一定的残余变形,也就是不可恢复的塑性变形。结构的损伤程度可以用残余变形的大小来反应,残余变形的大小也是地震作用后建筑结构是否可以修复的重要参考指标之一。残余变形越大,对受损结构进行修复难度也越大,需要花费的财力也越多;当残余变形超过一定的限值时,再对结构进行修复已经没有意义了,需要拆除重建。准确的分析结构的残余变形对于震后结构性能的评估与控制具有重要意义。本文从残余变形的角度来研究钢筋混凝土框架结构的破坏程度,并分析残余变形对结构再次遭受地震作用时抗震性能的影响。采用有限元软件OpenSees建立了某钢筋混凝土框架结构的模型。选取了三条地震波来进行分析计算,对原框架结构(模型一)输入一次地震动作用,计算出结构的损伤指标,原结构在震后有一定的残余变形,在此基础上对已经有损伤的框架结构(模型二)再次输入相同强度的地震动作用,分别分析了这两种情况下结构的动力响应并作出对比。研究了最大残余层间位移角、最大层间位移角、楼层侧移、层间变形和残余变形随着地震波峰值加速度的增加而发生的变化。分析表明,地震动的峰值加速度越大,震后结构的残余变形也越大,而残余变形的大小关系着对结构以后抗震性能影响的大小。地震动强度越大,震后结构的残余层间位移角也越大,即不可恢复的塑性变形越多。研究得出:当结构的震后最大残余层间位移角小于0.5%时,残余变形对其以后的抗震性能影响很小,结构再次遭遇相同强度的地震作用后破坏的风险不会增加。当结构的震后最大残余层间位移角大于0.5%时,残余变形对其以后抗震性能的影响需要考虑,模型二的层间变形较模型一增加10%以上。当结构的最大残余层间位移角增加到1.0%以上时,残余变形对结构以后的抗震性能有很大的影响,模型二的层间变形比模型一的层间变形增加50%以上,结构已经没有修复的意义,有必要拆除重建。本文的研究结论对钢筋混凝土框架结构的震后评估以及加固修复具有一定的借鉴意义。
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