基于IDA方法的预制装配式剪力墙结构地震易损性分析

• 作 者: 王艳阳
• 出 处: 东南大学
• 发表日期: 2019年01期
• 关键词: 装配式剪力墙 精细化有限元建模 刚度承载力折减 概率地震需求分析 地震易损性分析

近年来我国正大力发展建筑工业化,由于城市住宅大量采用剪力墙结构,因而装配式混凝土剪力墙结构体系目前正在被广泛研究和应用。抗震性能的好与差是影响装配式剪力墙结构推广的主要因素,当前的研究主要集中在装配式剪力墙节点上,而对装配式整体结构抗震性能的研究偏少,而其中对整体结构抗震性能的研究大都基于确定性分析,没有考虑地震动的随机性和装配式剪力墙构件在施工不利影响因素下各结构参数的不确定性,其结果难以全面地判定结构的抗震性能。本文采用ABAQUS有限元软件,对装配式混凝土剪力墙进行了各结构参数对其受力性能影响的分析,以30个装配式剪力墙样本分析为基础,给出了相较现浇水准的刚度折减比与承载力折减比。采用MIDAS/GEN软件对一幢27层现浇剪力墙结构和三幢层数分别为17、27、37的装配式剪力墙结构进行了增量动力分析和地震易损性分析,获得了一些有价值的成果。(1)在有限元软件ABAQUS中,通过对模型各材料参数以及界面接触的合理设置,有限元计算结果与试验结果较为符合,表明数值模拟是一种能够对装配式剪力墙进行受力分析的有效手段。在数值模拟结果的基础上进行了参数化分析,得出了轴压比、纵向钢筋直径、界面摩擦系数和墙肢厚度这些结构参数对装配式剪力墙受力性能的不同影响。(2)对结构各影响参数进行叠加,表征结构本身的抗震性能的不确定性,以30个装配式剪力墙样本分析为基础,提取了各样本模型的刚度承载力计算结果,并与同尺寸的现浇剪力墙有限元模型刚度承载力进行对比,从统计角度上给出了装配式剪力墙刚度折减比与承载力折减比,为装配式剪力墙整体结构宏观有限元建模提供了依据。(3)对四个结构模型进行了基于增量动力分析法的地震需求分析,得出了地震动强度参数与结构地震需求参数之间的关系式,并结合设定的剪力墙结构性能水准限值,分别绘制出了结构的地震易损性曲线,结果表明,在7度罕遇地震设计加速度下,27层装配式剪力墙结构在地震作用下发生倒塌的概率为4.7%,要高于27层现浇结构的倒塌概率3.2%,同时装配式剪力墙结构在地震中发生倒塌或严重破坏的概率是随着层数的增加而增大的。为此,本研究建议在对装配式结构进行设计时要严格控制结构高度,防止其对结构抗震性能产生不利的影响,同时在装配式结构施工过程中,尤其是节点的处理一定要做到精益化,减少施工产生的缺陷,这样才能全面降低装配式结构在地震中发生倒塌或严重破坏的概率。