屈服点确定方法及其对结构抗震性能评估的影响

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在结构抗震领域,评估结构或构件的弹塑性性能是一项重要且基础性的工作,要达到准确量化结构或构件的弹塑性特性,准确定义屈服点尤为关键。早期研究工作中,许多学者提出了多种屈服点确定方法,但基于不同方法计算出的结构或构件的弹塑性性能参数,如延性系数、损伤指数、滞回模型特征参数等存在较大差别,从而导致构件、结构的抗震性能评价产生明显差异。因此,本文以构件屈服点的确定方法为切入点,首先对梁柱构件采用常用加载方式,探讨以构件关键材料屈服定义构件屈服的可行性;然后,基于构件延性系数,通过收集试验数据,按照配箍率增加会导致构件延性提高、构件屈服时纵筋需要达到屈服、延性系数不能出现较大离散性等标准,对多种屈服点确定方法进行对比研究,确定各种屈服点确定方法的适用性;随后,引入Park-Ang双参数破坏准则,通过收集数据,对适于计算构件损伤指数的屈服剪力确定方法进行了研究;最后,基于PERFORM-3D建立的纤维模型,对地震作用下的结构弹塑性性能进行了模拟分析,以两线型恢复力模型为基础,通过对多种结构输入不同强度的地震波,研究了基于不同屈服点确定方法确定的恢复力模型对结构抗震性能评估的影响。基于以上研究工作,本文主要结论如下:(1)将关键材料屈服定义为构件屈服点具有一定的局限性,对于可以同时出现较长屈服段的构件,如采用三分点加载的钢筋混凝土适筋梁,该定义适用,对于其他构件则不适用。(2)六种确定屈服点确定方法中,交点垂线法、一次垂线法、两次垂线法,不适用于确定构件用于计算延性系数的屈服点;最远点法、0.75Fu法、能量法一在确定构件延性系数当中适用。(3)基于六种屈服点确定方法确定的构件屈服剪力,在计算构件Park-Ang损伤指数时具有明显差异,其中能量法一确定的屈服剪力计算得到构件损伤指数与构件破坏时理论损伤指数为1最为吻合,因此计算构件损伤指数时,建议采用能量法一确定屈服剪力。(4)采用两线型恢复力模型对结构抗震性能进行评估时,能量法一对于评估结构的层剪力、层位移等指标更为准确;最远点法、0.75Fu法确定的构件两线型恢复力模型对把握构件、结构的损伤程度更为准确。
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