多龄期钢结构抗震性能、优化设计与检测加固

第1章绪论1 1.1钢结构体系在我国的应用及前景1 1.2一般大气环境下在役钢结构的腐蚀问题及震害情况2 1.2.1腐蚀对钢材力学性能的影响4 1.2.2腐蚀钢结构构件力学性能的影响6 1.3地震易损性分析理论的发展7 1.4结构优化设计理论的发展10 1.5钢结构损伤检测与加固技术的发展及前景13 1.5.1钢结构损伤检测技术的发展及前景13 1.5.2钢结构加固技术的发展及前景15 参考文献15 第2章酸性大气环境下在役钢框架结构时变地震损伤模型21 2.1酸性大气环境下锈蚀钢材材性试验22 2.1.1试验目的22 2.1.2试件设计22 2.1.3模拟酸性大气环境钢材人工加速腐蚀方案22 2.1.4锈蚀试件的处理24 2.1.5酸性大气环境下锈蚀钢材拉伸试验25 2.1.6钢材力学性能退化规律26 2.2锈蚀钢材损伤退化规律28 2.2.1钢材的起锈时间与锈蚀速率28 2.2.2失重率Dw与平均腐蚀速率y之间的关系31 2.3锈蚀钢框架结构时变地震损伤模型32 2.3.1考虑锈蚀影响的损伤模型32 2.3.2结构层损伤模型37 2.3.3结构整体损伤模型38 2.3.4基于损伤指标的震害等级确定38 2.3.5锈蚀钢框架结构时变地震损伤模型的应用39 2.4本章小结44 参考文献45 第3章酸性大气环境下钢框架柱抗震性能试验及恢复力模型47 3.1试验概况47 3.1.1试件设计与制作47 3.1.2加速腐蚀试验方案及材性试验48 3.1.3加载制度55 3.1.4测试内容及测试仪器布置方案55 3.2试验结果及分析56 3.2.1试件变形破坏形态56 3.2.2滞回性能与强度退化58 3.2.3骨架曲线和刚度退化60 3.2.4滞回耗能63 3.3试验结论64 3.4锈蚀钢框架柱恢复力模型65 3.4.1恢复力模型研究现状65 3.4.2基于损伤的锈蚀钢框架柱恢复力模型的建立69 3.5恢复力模型的验证75 3.6本章小结78 参考文献78 第4章酸性大气环境下多龄期钢框架地震模拟振动台试验80 4.1酸性大气环境下锈蚀钢材材性试验80 4.1.1试验目的80 4.1.2锈蚀钢材力学性能试验结果81 4.2钢框架结构地震模拟振动台试验81 4.2.1试验目的和内容81 4.2.2工程概述82 4.2.3钢结构模型设计82 4.2.4模型概况85 4.2.5模型设计与制作87 4.2.6试验设备与仪器92 4.2.7测点布置及测试内容93 4.2.8试验加载方案97 4.2.9模型结构试验结果分析102 4.2.10原型结构抗震性能分析113 4.3本章小结119 参考文献120 第5章基于时变地震损伤模型的多龄期钢框架易损性分析121 5.1在役钢框架结构的概率时变地震损伤需求分析122 5.1.1时变概率地震损伤需求模型122 5.1.2概率地震损伤需求分析方法123 5.1.3地震波的选取124 5.1.4结构不确定性及随机样本的生成126 5.1.5算例的概率时变地震损伤需求分析127 5.2在役钢框架结构的概率抗震能力分析133 5.2.1时变概率抗震能力模型133 5.2.2破坏状态的划分与极限状态的定义134 5.3在役钢框架结构的概率地震易损性分析134 5.4本章小结137 参考文献137 第6章酸性大气环境下钢框架结构性能化全寿命抗震优化设计139 6.1基于损伤的钢框架结构可靠度分析140 6.1.1钢框架结构地震损伤性能目标的确定140 6.1.2在役钢框架结构的目标损伤可靠度指标限值141 6.1.3基于损伤可靠度的概率极限状态方程141 6.1.4基本随机变量的取值144 6.1.5基于损伤的钢框架可靠度分析方法145 6.2基于损伤可靠度的钢框架结构全寿命抗震优化设计147 6.2.1在役钢框架结构抗震优化设计方法147 6.2.2在役钢框架结构抗震优化数学模型149 6.2.3优化设计方法149 6.3优化实现154 6.3.1软件运行环境154 6.3.2结构化程序设计154 6.3.3软件总体模块结构及系统模块155 6.4优化算例155 6.5本章小结157 参考文献157 第7章钢结构梁柱节点抗震优化设计159 7.1钢结构梁柱节点受力特性及破坏机理159 7.2钢结构梁柱节点抗震优化设计160 7.2.1节点域计算方法160 7.2.2节点域的宽厚比限值161 7.2.3钢结构梁柱节点抗震构造措施162 7.3本章小结169 参考文献169 第8章钢结构损伤检测与加固170 8.1钢结构损伤机理及危害170 8.1.1钢结构的稳定问题170 8.1.2钢结构的疲劳破坏171 8.1.3钢结构的脆性破坏172 8.1.4钢结构火灾172 8.1.5钢结构腐蚀173 8.2损伤检测内容174 8.3钢结构损伤检测方法175 8.3.1局部损伤检测方法175 8.3.2基于振动的损伤检测方法176 8.4钢结构加固基本方法181 8.4.1改变结构计算图形的加固方法181 8.4.2增大构件截面加固法185 8.4.3组合加固法192 8.4.4连接与节点的加固193 8.5本章小结199 参考文献199