基于性能的既有钢筋混凝土结构抗震鉴定关键技术研究

For recent three decades,the practice of seismic appraisal and reinforcement of buildings and seismic disaster experiences show that, appraising existing buildings and adopting appropriate seismic measures on buildings which do not meet appraisal requirements are very important ways to mitigate seismic disasters. The current "Standard for seismic appraisal of buildings" divides seismic appraisal into appraisal of aseismic structure requirements and appraisal of seismic capacity,reflecting that structural seismic capacity is the combination of the two factors of carrying capacity and deformation ability. Right now,the appraisal of aseismic structure requirements still remain on the concept of "seismic"and lack the numerical relation between the size of component ductility and specific aseismic requirements. This makes it difficult to accurately predict the real seismic performance of structures. So, based on the statistic analyses of existing RC component experimental data ,this project intends to do a large number of numerical analyses of RC structural components that base on the material constitutive and the elasto- plastic method for numerical analysis of RC structural components to find out the deformation performance index limits of RC beams, columns and walls corresponding to the 7 performance levels regulated in the current "Code for seismic design of buildings".Based on the deformation performance index limits and the structural macroscopical deformation limits provided by the current code for seismic design of buildings,structural elasto-plastic analysis is carried out to find out the relation about seismic performance between the over-all structure and the structural components.And finally,a quatitative performance-based seismic appraisal method will be put forward based on the above research results .Such a method would provide reliable basis for seismic appraisal of important engineering projects.

近三十年来建筑抗震鉴定、加固的实践和震害经验表明，对既有建筑进行抗震鉴定，对不满足鉴定要求的建筑采取适当的抗震措施，是减轻地震灾害的重要途径。现行《建筑抗震鉴定标准》将抗震鉴定分为抗震构造要求鉴定和抗震承载力鉴定,体现了结构抗震能力是承载能力和变形能力两个因素的结合。目前对构造要求的鉴定依旧停留在"抗震"概念上，缺乏具体构造与构件延性大小的数值对应关系，使结构的真实抗震性能难以准确预测。为此，本项目拟在分析大量已有构件试验数据的基础上，采用基于材料本构的微观模型进行大量的构件弹塑性分析，寻找钢筋混凝土梁、柱及剪力墙构件对应于现行《建筑抗震设计规范》中7个性能水准下的变形性能指标限值；基于上述变形指标限值与现行规范中给出的结构宏观变形指标，进行结构整体弹塑性分析，从而建立结构整体抗震性能与构件抗震性能之间的关系；并在此基础上提出一套定量的基于性能的抗震鉴定方法，为重要工程的抗震鉴定提供依据。

本项目针对我国量大且面广的钢筋混凝土结构，通过试验研究和有限元模拟的方法，在构件和结构层面系统地对钢筋混凝土结构的抗震性能、失效模式、设计方法进行了研究，主要研究内容有：.（1）收集国内外文献中808个各类RC构件试验数据并进行整理，建立RC构件试验数据库。在对数据库中构件破坏形态的影响因素进行分析的基础上，提出RC构件破坏形态划分准则，通过对构件试验数据进行回归分析，建立了RC梁、柱及剪力墙不同破坏形态下对应“无损坏”、“轻微损坏”、“轻度损坏”、“中度损坏”、“较严重损坏”及“严重损坏”6个性能状态的变形性能指标。.（2）开展了RC梁、柱及剪力墙变形性能指标限值的试验研究。进行了85个RC构件的低周往复加载试验，包括9个RC梁、12个RC柱、20个RC矩形剪力墙、12个T形剪力墙、20个工字型剪力墙和12个L形剪力墙试件，获得各类构件在6个性能状态下的破坏特征，建立了RC梁、柱及剪力墙性能状态、变形限值及破坏程度之间的对应关系，并采用试验数据对提出的各类构件性能指标进行验证。.（3）基于RC构件变形性能指标，开发了结构抗震性能评估子程序。在收集6000多条地震动的基础上，提出了针对长周期结构弹塑性分析的地震动选取方法，建立了适用于实际工程的长周期结构地震波库。通过抗震性能评估程序，对一批典型结构进行了动力弹塑性分析和易损性分析，得到构件性能与整体结构性能之间的影响关系，提出基于构件变形的结构抗震性能评估方法。.（4）提出系统的基于构件性能的钢筋混凝土结构抗震性能评估体系。该体系既适用于既有钢筋混凝土结构的抗震性能鉴定，同时可以为“超限”复杂工程抗震设计提供参考。.主要成果：（1）发表期刊论文第一作者或通讯作者12篇，SCI 3篇，EI 9篇；（2）获得4项国家实用新型专利授权，申请9项国家发明专利；（3）研究成果作为理论基础应用于广东省标准《基于性能的混凝土结构抗震设计规程》（讨论稿已编写完成）；（4）成功申请广东省自然科学基金项目两项（2017A030313274/2017A030313306）。