矩形钢管溷凝土的损害评估的性能化设计-土木毕业设计(计算书+CAD图纸)..doc

矩形钢管混凝土的损伤评估的性能化设计 Cerk Tort 明尼苏达州立大学 土木工程 500 Pillsbury Drive SE 美国明尼苏达州明尼阿波利斯 55455-0116 e-mail:tort0008@umn.edu Jerome F.Hajjar 明尼苏达州立大学 土木工程 500 Pillsbury Drive SE 美国明尼苏达州明尼阿波利斯 55455-0116 e-mail:hajjar@struc.ce.umn.edu 摘要： 本文总结研究了矩形钢管混凝土（RCFT）构件，结点和框架的损伤演化,详细记载了来自世界各地的实验测试结果。然后定义两种类型的损伤指数用于各类型的矩形钢管混凝土构件量化伤害。基于这个量化值，各局部受损程度被认定为矩形钢管混凝土构件被映射到适当的性能标准，包括直接占用、生命安全、濒临瓦解和塌陷，以确定这种信息可用于性能化设计的方法。记录在数据库中的实验数据也可用于开发一种分析模型来模拟矩形钢管混凝土梁柱评估矩形钢管混凝土结构在抗震上的需求和能力。混合光纤为基础的有限元配方的开发和物质允许几何非线性分析矩形钢管混凝土管，并与实验取得良好的相关性。 1、简介 在1994年日本阪神及1995年日本神户地震中，性能化设计指南在钢与混凝土结构中已经取得了巨大的进步发展 (航管1996年;联邦紧急事务管理局2000年)。通过引入性能化设计(PBD)，工程师们能设计出更可靠、更经济的结构。为实现这一钢-混凝土组合结构的目标，几个研究已经展开PBD复合构件和钢架（例如：Mehanny and Deierlein 2000；Morino 等人. 2001；Muhummud 2003；Tort and Hajjar 2003，2004）。然而,还有很多工作要做，为客户提供全方位的信息的能力和PBD复合材料结构的需求。 矩形钢管混凝土柱中常用在抗侧向荷载的高低框架楼中。由于其优越的抗震特点和经济性，矩形钢管混凝土(RCFT)在复合结构中越来越受欢迎。本文研究了全球矩形钢管混凝土构件损失评估测试结果。损伤评估是基于变形和能量的指标,然后讨论破坏指标。最后,一个解析模型来模拟矩形钢管混凝土构件用于评估地震的需求和能力上的矩形钢管混凝土框架结构。本文介绍的研究方法是基于矩形钢管混凝土结构可靠性设计方法的第一个步骤。 2、实验数据库 性能化设计需要评估结构的能力,包括在局部（构件）和整体(系统)的水平。来自世界各地的实验数据提供必要的信息来研究各种类型的矩形钢管混凝土构件的局部承载能力(Tort和Hajjar、2003、2004年)。矩形钢管混凝土的整体承载能力将在以后的课程中分析研究。 总共有六个数据库来储存数据，包括矩形钢管混凝土柱，梁柱，面板，连接，结点弯矩抵抗和框架数据库。加载包括一次加载和循环加载试验，使用只在文献记载的测试方法。大量的试件数据集中在梁柱库，而少量的试件聚集在其他数据库：按照六个数据库的排序，一次加载的试验数分别为109，202，38，2，9，4；循环加载的试验数分别为3，59，0，39，0，8。每个数据库包括的信息有试验仪器、材料特性（如：钢铁屈服强度fy，钢铁弹性模量Es，混凝土抗压强度），几何特性（如：高度D，厚度t），和试验结果。描述了试验试件的加载方案和边界条件。材料特性和几何特性的代号和测量结果记录在数据库中。对于试验结构，试件的荷载和变形能力会被存储。还有，破坏模型和局部破坏状态也包括在内，此时的荷载和变形值也记录在内。 3、损伤评估 在PBD 中，每个性能标准（如：直接占用、生命安全、濒临瓦解和塌陷）都代表结构构件和系统的破坏状态。性能标准总是能够在性能上充分描述。然而，它们也需要术语描述工程类的强度、变形、刚度（Krawinkler 1998）。在本文中，定义基于变形和能量的破坏能力为RCFT构件的极限状态，此时强度和变形值都在变化中。试件的损伤评估包括各局部的损伤程度。量化值的损伤作用帮助关联到局部的损伤程度。 基于变形损伤能力（）是局部破坏处的变形（）与最大荷载作用下的挠度（）的比值（在特殊的荷载和不同类型试验的挠度），如方程1所示： （1） 基于能量损伤能力（）是局部破坏处的能量吸收（）与整个试验过程中总能量的吸收（）的比值，如方程2所示： （2） 在荷载-挠度曲线上的试验终止点是由基于试件反馈响应的特点决定的。我们有三种不同的标准。如果RCFT试件表现出变软或淬水的反馈响应，那么在试件刚度变为零时表明了试验的失败。一个弹塑性的荷载