用于抗震设计的钢筋混凝土结构损伤模型

王佩玺　卢杨　巴振伟　李修国

摘 要：在强烈的地震作用下，钢筋混凝土结构经历了弹性变形、开裂、屈服甚至破坏阶段，但其允许产生不同程度的损伤。在抗震设计中，利用正确的钢筋混凝土损伤模型是提高建筑物抗震水平的关键环节之一。本文回顾了用于抗震设计的钢筋混凝土结构损伤模型的发展历程，并对各种损伤模型进行对比分析，并在前人研究成果的基础上，提出了修改后的建议模型。

关键词：钢筋混凝土结构；抗震设计；损伤模型

中图分类号：TU375；TU352.11 文献标识码：A 文章编号：1671-3362（2013）09-0072-01

近几年，我国频繁发生了等级不等的地震灾害，地震主要通过破坏建筑物等工程而给人们带来了巨大的人员伤亡和财产损失。20世纪90年代，美国学者提出了极具发展前景的設计方法，那就是基于性能的抗震设计理论。这是人们对地震认识的不断深入和抗震工程学科持续发展的成果。抗震工程学科由静力设计转化为动力设计，从只考虑单性发展为考虑兼顾结构弹塑性。所有的建筑物在地震作用下都会产生一定的损伤，但是有些损伤是可以接受的。为了在地震来临时保证建筑物的牢固，在设计建筑时要考虑它的作用和抗震要求的水准，以此为标准来对建筑物进行抗震设计。能不能正确的判定建筑物的地震损伤程度是提高设计建筑物抗震性能的关键环节之一。

在建筑材料中，钢筋混凝土仍然是最常用的其中之一，相对于其他材料，它具有良好的可塑性和耐久性，并且价格便宜，原料分布广泛，对钢筋混凝土结构地震损伤程度的判定是通过结构损伤模型来实现的。因此，对结构损伤性能的研究具有特别重要的意义。最早提出的损伤模型是Miner的金属结构损伤模型，此后就有大量学者专家致力于结构损伤模型的研究，取得了大量的成果。其中Park和Ang提出的变形与能量混合的损伤模型，是被广泛应用的模型之一。本文回顾了用于抗震设计的钢筋混凝土结构损伤模型的发展历程，并对各种损伤模型进行对比分析，并对Park一Ang损伤模型进行了改进，提出了修改后的建议模型。

1 典型结构损伤模型

从不同的角度进行结构损伤研究，会有不同的模型，但主要的角度有退化角度、变形角度、还有变形和能量综合角度等。

1.1 从退化角度考虑的损伤模型

1.3 从变形和能量的综合角度考虑的损伤模型

随着该领域研究的不断深入，地震作用对钢筋混凝土构件的损伤不但表现在位移超越，还表现在持续的能量消耗。单单从其中的某一方面来研究都不能很准确的判断结构的损坏程度。近年来国内外大量学者专家综合这两个方面来对构件破坏的损伤模型进行了大量卓有成效的研究，取得了丰硕的成果。

下面对该模型进行简单的评述：钢筋混凝土结构开裂时不会出现很大的变形，尤其是开裂前的变形，而钢筋混凝土在单调加载的情况下，它的极限变形相对较大。因此，在的情况下，构件为弹性阶段，，修正公式中的第一项的绝对值趋近于零，结构损伤指标也接近0。这表明这个模型符合现实直观的现象，其下限是收敛的。单调加载至破坏的情况下，，损伤指标等于1.0，表明该损伤模型在上限处满足收敛条件。钢筋混凝土结构损伤模型是否能反映其结构损伤水平，拥有满足收敛条件的上下限是个前提。

3 结语

本文阐述了几个典型的用于抗震设计的钢筋混凝土结构损伤模型，对其进行分析比较。其中，Park-Ang损伤模型应用较为广泛，但其上下限都不满足收敛条件。针对上述问题，提出了改进的损伤模型，修正后的公式能够满足边界条件，能更加准确的反映钢筋混凝土结构的损伤程度。

参考文献

[1] 应勇，蒋欢军，王斌.钢筋混凝土剪力墙构件双参数地震损伤模型研究[J].结构工程师，2010（5）.

[2] 叶献国，高秀丽，王德才.钢筋混凝土框架柱损伤模型对比分析[J].工程抗震与加固改造，2009（6）.

[3] 陈林之，将欢军，吕西林.修正了的钢筋混凝土结构Park-Ang损伤模型[J].同济大学学报，2010（8）.