《強地震作用下混凝土結構逐步倒塌性能分析與設計》是依託東北大學，由何政擔任項目負責人的重大研究計畫。
基本介紹
- 中文名：強地震作用下混凝土結構逐步倒塌性能分析與設計
- 項目類別：重大研究計畫
- 項目負責人：何政
- 依託單位：東北大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
對重大工程結構進行強地震作用下的逐步倒塌全過程分析並建立相應的設計與控制方法已成為當前地震工程領域的發展趨勢。現行抗震設計規範中針對結構臨界倒塌狀態的界定、抗倒塌性能與倒塌機制的評估方法等方面已不能適應發展迅速的結構性能化設計理論和日趨複雜的建築使用環境的要求。本項目擬圍繞強地震作用下混凝土結構逐步倒塌全過程仿真分析、損傷性能設計與控制方法依次展開研究。在推導構件彈塑性空間柔度矩陣、建立構件端部累積損傷－失效－斷裂力學模型以及運動構件間接觸－碰撞力學模型的基礎上，擬在OpenSEES分析平台上開發逐步倒塌全過程分析程式，並以此來分析鋼筋混凝土平面和空間框架在不同特性地震激勵作用下的逐步倒塌行為，研究結構逐步倒塌機理以及整體損傷演化規律，進而建立混凝土結構逐步倒塌損傷性能設計與控制方法。該方法將逐步倒塌分析與損傷性能設計理念緊密結合，為重大工程結構災害無關型設計思路提供強有力的技術支撐。
結題摘要
提出了基於OpenSees分析平台的附屬節點建模技術和擴展靜力凝聚方法，初步實現了混凝土結構在強震下逐步倒塌過程中構件失效、脫落以及接觸—碰撞全過程的數值模擬和對分析流程的控制。基於Ghobarah的剛度損傷模型，採用模態等價線性化方法，推導並提出了考慮強震過程中各階模態和周期遷移對結構整體損傷貢獻動態影響的多模態改進整體損傷模型。結合統計學知識，研究了地震動隨機性和截面損傷模型對結構強震失效路徑的影響規律，提出了基於加權秩和比和相似度的統計失效模式方法。充分結合振動力學和波動力學的基本概念，推導了縱波在簡化層模型結構豎向傳遞過程中的反射和投射係數，並針對兩種典型超高層建築結構體系，給出了近場脈衝型強震作用下這些結構的簡化波動分析方法，初步揭示了可能被忽視的超高層建築強震損傷、失效甚至倒塌機理。提出了基於靜力推覆分析的倒塌儲備係數（CMR）計算方法，並在ATC-63報告的基礎上就CMR的定義提出了修訂建議，最後研究了ECC材料對混凝土結構地震損傷性能以及倒塌安全儲備的提升作用。由於本項目的探索特性顯著，在模擬結構動態內力重分布這一強非線性動力過程中遇到的數值挑戰超出預期，在針對接觸——碰撞的關鍵科學問題的研究取得了一些突破和進展，但是深入、系統的後續研究仍需要開展且正在進行中。
