[01439366]地震作用下建筑结构倒塌破坏过程数值模拟研究

5.12汶川大地震及近年强震灾害表明，对于建筑结构即使经过严格的抗震设计，仍然发生严重破坏甚至倒塌，造成巨大损失。反映出结构抗震设计理论还不够完善、对结构损伤演化规律还没有一个更好的方法进行数学描述。该项目针对研究存在的不足，提出损伤指数的概念用以定量的描述结构在地震作用下单个构件及整体结构的破坏程度，改进了基于变形及耗能的双参数地震损伤模型；将Newmark-β法应用到基于损伤理论的框架结构倒塌数值模拟分析中，验证了该方法的正确性；提出了基于层数和时间为变量的损伤演化方程，研究了框架结构在地震作用下的损伤演化规律。为完善建筑结构设计理论及提高工程结构的防灾减灾能力提供坚实的理论保障和可靠的技术支撑，具有重要的理论意义和工程实际应用价值。性能指标：(1)改进了基于变形及耗能的双参数地震损伤模型；(2)将Newmark-β法应用到框架结构倒塌数值模拟分析中，验证其正确性；(3)提出了基于层数和时间为变量的损伤演化方程，研究了框架结构在地震作用下的损伤演化规律。应用范围：判断建筑物破坏程度，描述结构的倒塌破坏过程。经济和社会效益：该项目基于地震损伤理论研究了钢筋混凝土框架结构在地震作用下倒塌问题，通过损伤指数的计算定量的描述了结构倒塌破坏过程。在综合分析国内外损伤指数模型的基础上，改进了基于变形及耗能的双参数损伤指数模型，应用按结构的重要程度所提出的“三水准”抗震设计地震损伤指标作为倒塌评定准则。编制了动力计算程序和损伤指数计算程序，对一三层钢筋混凝土框架结构进行了倒塌数值模拟分析，计算了结构的动力反应和各个时间步的损伤指数，定量的研究了结构的整个倒塌破坏过程。采用归一化思想提出了基于层数和时间的双变量的损伤演化方程，为研究结构损伤演化规律及地震作用下结构整个倒塌破坏过程奠定了基础，研究成果具有一定的经济效益和社会效益。成果鉴定、获得专利、获奖及推广应用情况：2008年通过阜新市科技局鉴定，2009年获得阜新市科技进步一等奖。合作方式：更深层次合作研究。