RC框架結構基于構件損傷指標的加權組合模型

萬正東++唐巒++劉樹江

摘 要：該文介紹了加權組合法在地震整體損傷模型中的應用，即在局部損傷研究的基礎上將各個結構構件的損傷指標按一定方式加權組合從而得到整體地震損傷指標的方法。根據常見的幾種加權組合方法，選取鋼筋混凝土框架結構在El Centro地震運動下進行時程分析，從而計算得到結構的整體損傷指標，并對計算結果進行總結與展望。

關鍵詞：加權組合 整體損傷指標 局部損傷指標

中圖分類號：TU352.11 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）12（b）-0215-02

在鋼筋混凝土抗震分析中，需對結構整體或某一局部進行損傷分析，這就需要應用整體損傷模型。目前常見的整體損傷模型一般可以通過以下方式得到：局部損傷研究基礎上的加權組合的整體損傷模型、將結構看作一個整體所進行分析的損傷模型[1]。

1 模型表達式

基于構件損傷指標的加權組合模型：在構件層級的局部損傷指標的基礎上，按照各個構件的破壞對結構整體影響程度的大小，對構件損傷指標進行加權組合，從而得到結構整體的損傷指標。

（1）

式中，是整體損傷指標；為第m個構件的損傷指標；為第m個構件的加權系數；為構件總量。

2 加權系數的確定

上述模型的主要系數為加權系數，結合國內外的研究成果，文獻[2，3]總結了常見的幾種加權系數。常用的加權系數如下：

（1）Park等以耗能大小確定的加權系數：，其中為第m個構件的耗能。

（2）杜修力等以損傷程度確定的加權系數：，為第m個構件的損傷指標。

（3）Chung以結構的層數N確定的加權系數： 。

（4）歐進萍等結合損傷程度及樓層數確定的加權系數：。

3 算例分析

某5層鋼筋混凝土框架結構邊柱跨度6 m，中跨2.4 m，底層高3.9 m，其余層高3.3 m，設防烈度為8度，Ⅱ類場地土。采用Open Sees作為研究平臺，整體結構采用中心線模型。梁和柱采用基于位移的非線性纖維梁柱單元模擬。輸入El Centro地面運動記錄，持時為128 s，峰值加速度調整為0.2 g以計算中震下結構的反應。基于Kunnath等提出的改進的Park-Ang損傷指標[1，4]得到中震作用下結構構件的局部損傷指標見圖1。

在上述構件損傷指標計算的基礎上，結合該文介紹的加權組合方式進行整體損傷指標的計算，不同地震作用下基于不同損傷指標的樓層加權系數見圖2。由圖2可知，各加權系數沿層高的分布較為近似。基于上述分析在中震作用下各個損傷指標按照不同的組合方式所得到的整體損傷指標見表1。

按照Park等給出的損傷指標在不同狀態下的取值范圍，根據該文計算的的結果，可知中震時結構處于輕微破壞的狀態，符合理論預期。

4 結論與展望

該文介紹了加權組合法在結構整體損傷指標研究中的應用，然后結合算例分析了Park、杜修力、Chung、歐進萍等不同加權方法所計算的整體損傷指標。經分析可知，該文可有效地對結構整體損傷指標進行計算，針對后續研究工作可提出以下建議。

（1） 研究不同局部損傷模型對加權結果的敏感性。

（2） 對比加權組合法與其他整體損傷模型計算結果的差異，并進行合理性分析。

參考文獻

[1] 萬正東.RC框架結構基于概率損傷模型的地震易損性與風險分析[D].哈爾濱工業大學，2009：45-47.

[2] 劉光明. 基于新規范的八、九設防烈度去RC框架地震反應特征及損傷分析[D].重慶大學，2004.

[3] 范立礎，卓衛東.橋梁延性抗震設計[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.