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基于損傷的結構震后殘余位移評估研究

發布時間： 2022-09-30 點擊數量：8706

研究背景：

目前性態抗震設計和抗震韌性評價都需要精細化的結構響應指標，殘余位移可作為地震損失評估和韌性評價的重要參數。我國現行抗震設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構在地震作用下不倒塌以保障生命安全。但是對結構在中震作用下的可修復性只給出定性描述，并未具體的設計參數。震害調查表明，地震作用下結構進入非線性后往往會產生顯著的殘余位移。結構震后殘余變形直接影響結構震后是否需要加固以及加固的成本。本研究基于簡化的結構模型和分組強震記錄開展殘余位移研究。

研究方法及結果：

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譜匹配的前提下使每組地震動記錄數據分布無顯著差別。

2）基于強度和基于延性的彈塑性位移本質上僅考慮位移響應對結構破壞的影響，不能同時考慮延性和耗能對結構破壞的耦合影響。本研究基于修正的Park-Ang雙參數損傷模型的損傷指數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）研究結構周期、損傷指數DI、極限延性系數μu、耗能系數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），結果表明基于延性方法得到的結構Cr更保守。

該成果發表在國際期刊《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統計值與預測值對比

圖4 基于損傷的Cr譜與基于延性的Cr譜對比

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