RC框架结构基于构件损伤指标的加权组合模型

万正东++唐峦++刘树江

摘 要：该文介绍了加权组合法在地震整体损伤模型中的应用，即在局部损伤研究的基础上将各个结构构件的损伤指标按一定方式加权组合从而得到整体地震损伤指标的方法。根据常见的几种加权组合方法，选取钢筋混凝土框架结构在El Centro地震运动下进行时程分析，从而计算得到结构的整体损伤指标，并对计算结果进行总结与展望。

关键词：加权组合 整体损伤指标 局部损伤指标

中图分类号：TU352.11 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）12（b）-0215-02

在钢筋混凝土抗震分析中，需对结构整体或某一局部进行损伤分析，这就需要应用整体损伤模型。目前常见的整体损伤模型一般可以通过以下方式得到：局部损伤研究基础上的加权组合的整体损伤模型、将结构看作一个整体所进行分析的损伤模型[1]。

1 模型表达式

基于构件损伤指标的加权组合模型：在构件层级的局部损伤指标的基础上，按照各个构件的破坏对结构整体影响程度的大小，对构件损伤指标进行加权组合，从而得到结构整体的损伤指标。

（1）

式中，是整体损伤指标；为第m个构件的损伤指标；为第m个构件的加权系数；为构件总量。

2 加权系数的确定

上述模型的主要系数为加权系数，结合国内外的研究成果，文献[2，3]总结了常见的几种加权系数。常用的加权系数如下：

（1）Park等以耗能大小确定的加权系数：，其中为第m个构件的耗能。

（2）杜修力等以损伤程度确定的加权系数：，为第m个构件的损伤指标。

（3）Chung以结构的层数N确定的加权系数： 。

（4）欧进萍等结合损伤程度及楼层数确定的加权系数：。

3 算例分析

某5层钢筋混凝土框架结构边柱跨度6 m，中跨2.4 m，底層高3.9 m，其余层高3.3 m，设防烈度为8度，Ⅱ类场地土。采用Open Sees作为研究平台，整体结构采用中心线模型。梁和柱采用基于位移的非线性纤维梁柱单元模拟。输入El Centro地面运动记录，持时为128 s，峰值加速度调整为0.2 g以计算中震下结构的反应。基于Kunnath等提出的改进的Park-Ang损伤指标[1，4]得到中震作用下结构构件的局部损伤指标见图1。

在上述构件损伤指标计算的基础上，结合该文介绍的加权组合方式进行整体损伤指标的计算，不同地震作用下基于不同损伤指标的楼层加权系数见图2。由图2可知，各加权系数沿层高的分布较为近似。基于上述分析在中震作用下各个损伤指标按照不同的组合方式所得到的整体损伤指标见表1。

按照Park等给出的损伤指标在不同状态下的取值范围，根据该文计算的的结果，可知中震时结构处于轻微破坏的状态，符合理论预期。

4 结论与展望

该文介绍了加权组合法在结构整体损伤指标研究中的应用，然后结合算例分析了Park、杜修力、Chung、欧进萍等不同加权方法所计算的整体损伤指标。经分析可知，该文可有效地对结构整体损伤指标进行计算，针对后续研究工作可提出以下建议。

（1） 研究不同局部损伤模型对加权结果的敏感性。

（2） 对比加权组合法与其他整体损伤模型计算结果的差异，并进行合理性分析。

参考文献

[1] 万正东.RC框架结构基于概率损伤模型的地震易损性与风险分析[D].哈尔滨工业大学，2009：45-47.

[2] 刘光明. 基于新规范的八、九设防烈度去RC框架地震反应特征及损伤分析[D].重庆大学，2004.

[3] 范立础，卓卫东.桥梁延性抗震设计[M].人民交通出版社， 2001.

[4] Park YJ， Ang HS. Mechanistic Seismic Damage Model for Reinforced Concrete. Journal of Structural Engineering[J].ASCE，1985（111）：722-739.