厅堂建筑论文提纲

论文题目：基于多地震动强度参数的多层厅堂式木结构古建筑易损性研究

摘要：中国传统木结构古建筑在世界古建筑体系中占据着非常重要的地位,对其抗震性能进行分析评估具有重大的历史意义和现实意义。建筑结构的地震易损性分析是基于性能的抗震设计思想的重要组成部分,在目前木结构古建筑易损性分析中,仅考虑了某一种确定的地震动强度参数对结构失效概率的影响。而结构由于地震动所引起的破坏机理十分复杂,仅以一个地震动参数往往不能全面地反映出地震动特性对木结构古建筑地震破坏的影响。基于此,本文提出了基于多地震动强度参数的多层厅堂式木结构古建筑易损性研究。以课题组西安城墙永宁门箭楼明间及次间的振动台试验模型为基础,利用ANSYS中APDL语言建立箭楼结构的有限元数值分析模型,并从结构动力特性和位移响应两方面,将模型结构的试验结果与有限元数值模拟分析结果进行对比,两者误差在可接受范围内,从而验证了有限元模型的合理性。从太平洋地震工程研究中心（PEER）强震数据库中选择100条地震动记录作为地震输入,对有限元分析模型进行大量非线性动力时程分析并求出相应的最大层间位移角;在动力时程分析的基础上,选用20种常见的地震动强度参数,分别对各个地震动强度参数与结构地震需求响应进行对数线性回归拟合,以相关系数、标准差和线性回归方程的斜率为选择地震动强度参数的依据,选择出适用于多层厅堂式木结构古建筑的地震动强度参数,并结合地震动三要素和我国抗震规范中常用的地震动强度参数两方面综合考虑,最终选择结构平均谱加速度(SAavg)、峰值加速度（PGA）、震级（M）和震中距（R）这四个地震动强度参数用于本文木结构古建筑的地震易损性分析中。从地震动三要素的幅值和频谱特性出发,将与地震动的幅值(SAavg和PGA)有关和与频谱特性（M和R）有关的4个地震动强度参数两两组合,组成4种同时考虑两个地震动强度参数的组合:SAavg和M、PGA和M、SAavg和R、PGA和R,用于易损性曲面分析中。利用MATLAB软件对结构最大层间位移角、SAavg、PGA、M和R进行回归拟合,求出考虑多地震动强度参数的结构地震易损性曲面及其方程,并与仅考虑SAavg和PGA参数的易损性曲线进行对比,验证了基于多地震动强度参数地震易损性分析的必要性。最后以SAavg和M、SAavg和R为地震动强度参数组合的易损性曲面,对本文木结构古建筑的抗震性能进行评估。分析结果表明:当结构遭遇震级范围为5～8级,震中距范围为2km～80km,8度设防的多遇地震作用时,结构超越充分运行阶段和基本运行阶段的概率最大分别为94.9%和8.53%。在8度设防的罕遇地震作用下,结构超越生命安全阶段和接近倒塌阶段的概率最大分别为67.1%和0.5%;在9度设防的多遇地震作用下,结构超越充分运行阶段和基本运行阶段的概率最大分别为99.97%和66%。在9度设防的罕遇地震作用下,结构超越生命安全阶段和接近倒塌阶段的概率最大分别为97.21%和13.46%。多层厅堂式木结构古建筑发生倒塌破坏的概率较小,但发生其他程度破坏的概率却较大。

关键词：多层厅堂式木结构古建筑;地震动强度参数;非线性时程分析;易损性曲面

学科专业：防灾减灾工程及防护工程

摘要

ABSTRACT

1 绪论

1.1 引言

1.1.1 课题研究背景

1.1.2 课题研究的意义和目的

1.2 木结构古建筑研究现状

1.2.1 木结构古建筑结构特性研究现状

1.2.2 木结构古建筑抗震性能研究现状

1.3 地震动强度参数和结构地震易损性研究现状

1.3.1 地震动强度参数研究现状

1.3.2 地震易损性研究现状

1.4 本文主要研究内容

2 有限元分析模型的建立和验证

2.1 木材的本构关系

2.1.1 木材的性能

2.1.2 木材材料参数的选取

2.2 有限元分析模型的建立

2.2.1 有限元模型基本尺寸

2.2.2 有限元模型中各构件的单元选择

2.3 模态分析

2.3.1 模态计算结果

2.3.2 模态计算结果误差分析

2.4 水平地震作用下有限元模型与结构试验模型位移反应的对比

2.4.1 结构阻尼的选取

2.4.2 位移时程曲线对比

2.4.3 结构各特征点最大位移对比

2.5 本章小结

3 地震易损性分析中地震动强度参数选取研究

3.1 地震动记录的选取

3.2 地震动强度参数及其相关性分析

3.3 地震动强度参数选择标准

3.3.1 地震动强度参数的相关性

3.3.2 地震动强度参数的有效性

3.3.3 地震动强度参数的实用性

3.3.4 地震动强度参数的效益性

3.4 木结构古建筑动力时程分析

3.5 地震动强度参数选择分析

3.5.1 地震动强度参数的相关性比较

3.5.2 地震动强度参数的有效性比较

3.5.3 地震动强度参数的实用性比较

3.5.4 地震动强度参数的效益性比较

3.5.5 地震动强度参数的综合比较和选取

3.6 本章小结

4 基于多地震动强度参数的木结构古建筑地震易损性曲面

4.1 地震易损性曲面评估的必要性

4.2 地震易损性曲面中两个地震动强度参数的选取

4.3 木结构古建筑结构性能水准的确定

4.4 地震易损性分析的概率模型及其基本步骤

4.4.1 地震易损性分析的概率模型

4.4.2 多参数地震易损性分析的基本步骤

4.5 地震动强度参数与木结构古建筑地震需求参数关系的研究

4.5.1 与震级M相关的数学表达式研究

4.5.2 与震中距R相关的数学表达式研究

4.6 木结构古建筑的地震易损性曲面分析

4.6.1 与震级M相关的地震易损性曲面分析

4.6.2 与震中距R相关的地震易损性曲面分析

4.7 本章小结

5 木结构古建筑地震易损性曲面与曲线对比分析及综合评估

5.1 木结构古建筑地震易损性曲线建立

5.2 与震级M相关的地震易损性曲面与地震易损性曲线对比

5.2.1 SAavg与 M组成的地震易损性曲面与曲线对比

5.2.2 PGA与M组成的地震易损性曲面与曲线对比

5.3 与震中距R相关的地震易损性曲面与地震易损性曲线对比

5.3.1 SAavg与 R组成的地震易损性曲面与曲线对比

5.3.2 PGA与R组成的地震易损性曲面与曲线对比

5.4 基于多地震动强度参数的木结构古建筑地震易损性评估

5.5 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 本文创新点

6.3 展望

参考文献

致谢