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基于改进Park-Ang模型的RC框架结构地震损伤性能评估
摘要
地震是一种具有极强破坏性的自然灾害，在建筑物结构的设计过程中，对于地震的反应与破坏性作用评估具有重要意义。本文对当前较为常用的Park-Ang模型进行改进，将其应用于RC框架结构的地震损伤性能评估中。通过将考虑剪力滞效应的本构关系、受剪构件的强度退化规律以及剪切-扭转耦合效应等内容加入计算中，提高了模型的准确性。通过使用成都市某高层建筑为例，进行了地震响应分析与损伤评估，并通过与现场监测数据的比较验证了该模型的可靠性与适用性。
关键词：地震损伤评估；RC框架结构；Park-Ang模型；本构关系；剪力滞效应；强度退化规律；剪切-扭转耦合效应；
Abstract
Earthquakeisanaturaldisasterwithextremedestructivepower.Inthedesignprocessofbuildingstructures,itisofgreatsignificancetoevaluatetheresponseanddestructiveeffectofearthquakes.Inthispaper,thecommonlyusedPark-AngmodelisimprovedandappliedtotheseismicdamageperformanceassessmentofRCframestructures.Byincludingtheconsiderationofhysteresiseffectofshearforce,thedegradationlawofshearcomponents'strengthandtheshear-torsioncouplingeffect,theaccuracyofthemodelisimproved.Takingahigh-risebuildinginChengducityasanexample,seismicresponseanalysisanddamageassessmentwerecarriedout,andthereliabilityandapplicabilityofthemodelwereverifiedbycomparingwiththefieldmonitoringdata.
Keywords:seismicdamageassessment;RCframestructure;Park-Angmodel;constitutiverelation;hysteresiseffectofshearforce;degradationlawofstrength;shear-torsioncouplingeffect;
1.引言
地震是一种能够对人类生存环境造成毁灭性影响的自然灾害。对于建筑物结构而言，地震反应以及破坏性作用的评估是非常重要的问题。RC框架结构是当前建筑物结构中广泛使用的一种结构形式，其在地震作用下的性能评估研究也日益受到关注。
Park-Ang模型是目前较为常用的用于RC框架结构地震响应分析与损伤评估的理论模型之一。该模型基于离散拟合的方法，将框架结构视为一系列的梁-柱单元，并考虑单元内的非线性行为。然而，该模型在研究中发现其精度仍有待提高，特别是对于框架结构的剪力滞效应、受剪构件的强度退化规律以及剪切-扭转耦合效应等因素未能很好地考虑进去，造成了一定的误差。
因此，本文在Park-Ang模型的基础上进行改进，将上述因素考虑进去，并应用于某高层RC框架结构的地震响应分析与损伤性能评估中，旨在提高模型的精度，并验证模型的可靠性与适用性。
2.改进Park-Ang模型
2.1建立本构关系
Park-Ang模型将RC结构视为梁-柱单元的组合，因此需要建立梁、柱和节点的本构关系。对于梁单元，可以采用截面剪力-扭转耦合双曲线本构关系。但是，该模型中没有考虑到所谓的剪力滞效应，即开裂剪切的滞回。因此，我们可以采用由OpenSees库提供的FiberSection插件，在Park-Ang模型中加入基于Fiber的梁单元本构关系。通过该插件，我们可以采用特定的本构关系考虑剪力滞效应的影响，从而提高模型的准确性。
2.2考虑受剪构件强度退化规律
在Park-Ang模型中，考虑了混凝土受压强度的退化规律，但是对于钢筋的退化规律及受剪构件的强度退化规律并未考虑到。因此，我们可以采用基于各向同性的弹塑性材料模型，通过取代元素（AugmentedLagrangianMethod）来处理合金的强度退化，来考虑受剪构件的强度退化规律。该方法具有简单且易于实现的特点，并能较好快速地模拟强度退化规律对结构的影响。
2.3考虑剪切-扭转耦合效应
Park-Ang模型没有考虑到剪切和扭转相互之间的耦合效应。而实际中框架结