聶前錕 熊海貝 盧玉超

（同濟(jì)大學(xué)結(jié)構(gòu)防災(zāi)減災(zāi)工程系，上海200092）

0 引 言

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，有大量的結(jié)構(gòu)為了滿足建筑在功能上的使用需求，例如住宅的底層商鋪、寫字樓的底層大堂、酒店的底層餐廳、商場(chǎng)的底層停車庫(kù)等，常常在結(jié)構(gòu)底層設(shè)立比較大的結(jié)構(gòu)開間，或者在結(jié)構(gòu)底層設(shè)立較少的填充墻、剪力墻等結(jié)構(gòu)構(gòu)件。此類結(jié)構(gòu)共同點(diǎn)都是結(jié)構(gòu)底層或底部一至兩層的側(cè)向剛度小于結(jié)構(gòu)上部各層側(cè)向剛度，使結(jié)構(gòu)底部抗側(cè)力相對(duì)較弱，此類結(jié)構(gòu)一般稱為底部薄弱層結(jié)構(gòu)。

歷次地震中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的震害主要為底層柱、梁發(fā)生嚴(yán)重破壞，甚至出現(xiàn)整層的垮塌、失效，而上部結(jié)構(gòu)相對(duì)而言破壞較輕。2008 年汶川地震震害調(diào)查顯示，結(jié)構(gòu)類型為底框結(jié)構(gòu)及框架結(jié)構(gòu)的房屋占所有房屋的43%，其中48%因地震破壞需要加固或無(wú)法使用，并且破壞原因幾乎全部為結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度不均勻［1］。在此次地震中，因房屋破壞帶來(lái)的直接經(jīng)濟(jì)損失為2 492億元，而由于框架及底框結(jié)構(gòu)的破壞帶來(lái)的直接經(jīng)濟(jì)損失為1 098億元，占房屋直接經(jīng)濟(jì)損失的44.1%［2］。

由此可見，帶有底部薄弱層的結(jié)構(gòu)在地震作用下抗震性能不佳，并且?guī)?lái)的經(jīng)濟(jì)損失較為嚴(yán)重。我國(guó)地處兩大地震帶——環(huán)太平洋地震帶與歐亞地震帶之間，地震斷裂帶活動(dòng)比較活躍，地震次數(shù)頻繁，而我國(guó)目前存在大量的帶有底部薄弱層的房屋結(jié)構(gòu)。對(duì)于此類結(jié)構(gòu)的抗震性能研究以及如何對(duì)其進(jìn)行加固以減少在地震發(fā)生時(shí)造成的經(jīng)濟(jì)損失，是抗震領(lǐng)域內(nèi)的研究熱點(diǎn)之一。

本文基于增量動(dòng)力法，對(duì)13 個(gè)參數(shù)不同的底部薄弱混凝土框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行易損性分析，研究了剛度比、材料退化程度對(duì)既有底部薄弱層結(jié)構(gòu)的地震易損性的影響，并比較了常見的混凝土結(jié)構(gòu)加固方式對(duì)此類結(jié)構(gòu)的加固效果。

1 基于增量動(dòng)力法的地震易損性評(píng)估方法

1.1 增量動(dòng)力法計(jì)算步驟

地震易損性（Seismic Fragility）是指在給定地震強(qiáng)度下，結(jié)構(gòu)發(fā)生各種破壞狀態(tài)的概率。而易損性曲線是對(duì)眾多地震動(dòng)強(qiáng)度與結(jié)構(gòu)損傷情況的曲線模擬，而得到這些數(shù)據(jù)點(diǎn)的方法是通過(guò)震害調(diào)查或解析分析。本文選用的地震易損性曲線計(jì)算方法為解析法，在解析法中增量動(dòng)力分析（Incremental Dynamic Analysis，IDA）是最常用的方法。增量動(dòng)力分析又被稱為動(dòng)力推覆分析，是對(duì)靜力推覆分析的改進(jìn)，其作用是得到地震動(dòng)強(qiáng)度指標(biāo)IM與結(jié)構(gòu)損傷指標(biāo)DM之間的相互關(guān)系。

增量動(dòng)力法是選定數(shù)條地震波和按照一定準(zhǔn)則選取的調(diào)幅系數(shù)（Scale Factor，SF）來(lái)對(duì)地震波進(jìn)行不斷調(diào)幅，通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)輸入同一條地震波但不同地震動(dòng)強(qiáng)度的地震激勵(lì)，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行彈塑性時(shí)程分析，產(chǎn)生一系列結(jié)構(gòu)損傷指標(biāo)參數(shù)。其步驟為［3］：

（1）選取t條地震動(dòng)記錄a（t），確定地震動(dòng)強(qiáng)度指標(biāo)IM，并保證選取的IM具有單調(diào)性。

（2）確定地震動(dòng)調(diào)幅方法，確定調(diào)幅系數(shù)λi，按照式（1）對(duì)地震動(dòng)記錄a（t）進(jìn)行調(diào)幅：

（3）對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行精確的非線性有限元建模，并確定結(jié)構(gòu)損傷指標(biāo)DM，保證DM能較為全面地反映結(jié)構(gòu)的損傷情況。

（4）對(duì)結(jié)構(gòu)輸入第j條地震動(dòng)所有調(diào)幅后的記錄地震動(dòng)記錄u¨(i)g(j)，進(jìn)行非線性動(dòng)力時(shí)程分析，獲得結(jié)構(gòu)在地震激勵(lì)下的損傷指標(biāo)DM。

（5）以結(jié)構(gòu)損傷DM為x軸，以地震動(dòng)強(qiáng)度IM為y軸，獲得結(jié)構(gòu)在第j條地震波下的IM-DM曲線。

（6）重復(fù)步驟（4）與（5），以得到結(jié)構(gòu)在所有地震動(dòng)記錄下的IM-DM曲線。

1.2 增量動(dòng)力法參數(shù)選取

地震動(dòng)強(qiáng)度指標(biāo)應(yīng)當(dāng)具有有效性、充分性、相關(guān)性、實(shí)用性、適用性、比例魯棒性和危險(xiǎn)性可計(jì)算性［4］。目前常見的地震動(dòng)強(qiáng)度指標(biāo)IM參數(shù)有：地面峰值加速度（Peak Ground Acceleration，PGA）、地面峰值速度（Peak Ground Velocity，PGV）、加速度反應(yīng)譜值Sa(T1，5%)、雙參數(shù)地震動(dòng)強(qiáng)度S*、多譜地震動(dòng)強(qiáng)度INp、冪函數(shù)地震動(dòng)強(qiáng)度Sij、考慮高階振型的地震動(dòng)參數(shù)Sa，avg(Ti)以及向量型地震動(dòng)指標(biāo)。

考慮到表征結(jié)構(gòu)軟化后的性能，本文選取多譜地震動(dòng)強(qiáng)度INp作為地震動(dòng)強(qiáng)度系數(shù)。此系數(shù)由Bojórquez E［5］提出，采用式（2）進(jìn)行計(jì)算：

式中，Np=Sa，avg(T1，T2，…，Tn)/Sa(T1，5%)

式中，Tn一般取結(jié)構(gòu)基本周期的2～2.5倍，α取0-1之間的值。本文選取Tn=2T1，并選取3 個(gè)T1至Tn之間的周期，使用5 個(gè)加速度反應(yīng)譜值來(lái)表征結(jié)構(gòu)性能退化之后的狀態(tài)。

結(jié)構(gòu)損傷指標(biāo)DM 主要有最大基底剪力V、最大樓層延性δ、最大頂點(diǎn)位移umax和最大層間位移角θmax等。在基于性能的抗震設(shè)計(jì)中，通常關(guān)注的是結(jié)構(gòu)的整體性能。最常用的性能指標(biāo)是結(jié)構(gòu)的樓層水平位移角。相比于最大樓層延性δ和最大頂點(diǎn)位移umax，最大層間位移角能反映結(jié)構(gòu)柱、梁、節(jié)點(diǎn)、耗能構(gòu)件的綜合變形能力，既能體現(xiàn)結(jié)構(gòu)最薄弱處的地震響應(yīng)也能體現(xiàn)結(jié)構(gòu)整體的抗震能力。為此，本文選取結(jié)構(gòu)最大層間位移角θmax作為結(jié)構(gòu)的損傷指標(biāo)。

1.3 極限狀態(tài)的選取

美國(guó)FEMA356［6］中對(duì)于結(jié)構(gòu)定義了三個(gè)性能狀態(tài)點(diǎn)：立即使用（Immediate Occupancy，IO）、生命 安 全（Life Safe，LS）和 防 止 倒 塌（Collapse Prevention，CP）。FEMA356 對(duì)于混凝土框架結(jié)構(gòu)性能水準(zhǔn)的定義如表1所示。

表1 FEMA356對(duì)混凝土框架結(jié)構(gòu)性能水準(zhǔn)的定義Table 1 Definition of Structural Performance Levels of concrete frame structure in FEMA356

綜合考慮，本文選取的極限狀態(tài)定義如表2所示。

表2 本文選取的結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)定義Table 2 Definition of structural limit state selected in this paper

1.4 地震易損性基本方程

根據(jù)地震易損性的定義，結(jié)構(gòu)在超越某一特定極限狀態(tài)概率的基本計(jì)算方程如式（3）所示［8］。

式中：HD(C)為結(jié)構(gòu)易損性曲線函數(shù)；D 為地震需求指標(biāo)；C 為結(jié)構(gòu)抗震能力指標(biāo)；D ≥C 代表結(jié)構(gòu)達(dá)到或超過(guò)了某種極限狀態(tài)。

為了對(duì)函數(shù)求解，將地震易損性分析過(guò)程分為概率地震需求分析（Probabilistic Seismic Demand Analysis，PSDA）和概率抗震能力分析（Probabilistic Seismic Capacity Analysis，PSCA）。如果假設(shè)方程中所有統(tǒng)計(jì)量均服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布，則式（3）經(jīng)過(guò)化簡(jiǎn)后的最終結(jié)果如式（4）所示：

2 結(jié)構(gòu)有限元模型的建立

2.1 結(jié)構(gòu)參數(shù)

本文以量大面廣的沿街辦公樓為原型，選擇較常見平面布置和建筑高度，選用90 年代較常用材料強(qiáng)度，模型基本參數(shù)如下：

9 層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，首層作為臨街商鋪，層高為4.1 m，其余層層高3.3 m；基礎(chǔ)頂面標(biāo)高0.5 m，結(jié)構(gòu)總高度為30.5 m。橫向跨度為2.4 m和6 m，縱向跨度為4 m 和8 m，結(jié)構(gòu)總尺寸為14.4 m×48 m。電梯井位于結(jié)構(gòu)兩側(cè)，見圖1。

圖1 結(jié)構(gòu)平面布置圖Fig.1 Arrangement of the structure

混凝土強(qiáng)度為C40，彈性模量為30 000 MPa；樓板厚為120 mm；梁、柱鋼筋為HRB400，彈性模量為206 000 MPa；砌體采用燒結(jié)多孔磚，磚強(qiáng)度為MU20，砂漿強(qiáng)度為M5，砌體墻抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為2.12 MPa，彈性模量為3 400 MPa。

為評(píng)估結(jié)構(gòu)在大震下的非線性性能，為方便大批量建模研究不同地震激勵(lì)下結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)，本文采用OpenSEES 建立含底部薄弱層的框架結(jié)構(gòu)模型。材料本構(gòu)方面，混凝土選用Concrete 02 模型，鋼筋采用Steel 02 模型較能準(zhǔn)確。構(gòu)件方面，梁和柱采用Displacement-Based Beam-Column Element 模型，樓板選用Shell 模型、填充墻等效為支撐的形式，選用桁架單元模型。

2.2 模型參數(shù)

綜合考慮到本文的研究參數(shù)，分4組建立了13個(gè)空間結(jié)構(gòu)有限元模型，各組模型的參數(shù)如表3-表6所示。其中，為研究薄弱層的存在對(duì)結(jié)構(gòu)抗震性能的影響，設(shè)立了不同剛度比的7個(gè)模型。

表3 剛度比參數(shù)Table 3 Parameters of stiffness ratio

為了研究結(jié)構(gòu)老化的影響，本文參考文獻(xiàn)［10-12］，混凝土采用以鉆芯法為樣本、歸并后的混凝土強(qiáng)度均值與齡期模型（圖2），鋼筋采用考慮鋼筋屈服強(qiáng)度、截面面積隨齡期的變化模型（圖3、圖4）?；谏鲜鰞煞N材料模型，建立了4 個(gè)不同服役齡期的結(jié)構(gòu)模型（表4）。

圖2 混凝土抗壓強(qiáng)度隨齡期變化的關(guān)系曲線Fig.2 The concrete compressive strength varies with service age

表4 材料退化模型參數(shù)Table 4 Parameters of material degradation

圖3 鋼筋屈服強(qiáng)度隨齡期變化的關(guān)系曲線Fig.3 The steel bars yield strength varies with service age

為研究加固方法對(duì)帶薄弱層的結(jié)構(gòu)抗震性能影響，設(shè)立了1個(gè)為加固及3個(gè)不同加固方法的模型（表5）。

3 結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果

3.1 結(jié)構(gòu)參數(shù)

采用增量動(dòng)力法，得到每一種剛度比情況下結(jié)構(gòu)的增量動(dòng)力分析（IDA）曲線，按50%分位線給出的IDA 曲線如圖5 所示。層間位移角分布如圖6-圖8所示。

圖4 鋼筋截面面積隨齡期變化曲線Fig.4 The cross-sectional area of steel bars varies with service age

表5 加固方法參數(shù)Table 5 Parameters of reinforcement form

圖5 不同剛度比模型IDA曲線Fig.5 IDA curves of each model

由圖6和圖7可見，當(dāng)剛度比大于0.7時(shí)，結(jié)構(gòu)的最大層間位移角出現(xiàn)在第二層，結(jié)構(gòu)總體位移逐步增大，首層未表現(xiàn)出明確的應(yīng)力集中現(xiàn)象；從50%分位曲線來(lái)看，抗震性能表現(xiàn)較為一致，可以認(rèn)為結(jié)構(gòu)并沒有出現(xiàn)底部薄弱層。

當(dāng)剛度比等于0.7時(shí)，結(jié)構(gòu)的首層及第二層層間位移角基本相同，首層開始出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象。當(dāng)剛度比小于0.7時(shí)，結(jié)構(gòu)的最大層間位移角位于首層，且明顯增大，可以認(rèn)為出現(xiàn)了底部薄弱層；盡管首層位移逐漸增大，但結(jié)構(gòu)的總體位移基本保持不變；從50%分位曲線來(lái)看，結(jié)構(gòu)的抗震性能發(fā)生了較大削弱。

圖6 SF-Frame和SF-090模型層間位移角Fig.6 Interstory driftof SF-Frame and SF-090 models

圖7 SF-080和SF-070模型層間位移角Fig.7 Interstory drift of SF-080 and SF-070 models

圖8 SF-060和SF-050模型層間位移角Fig.8 Interstory drift of SF-060 and SF-050 models

利用統(tǒng)計(jì)原理求解結(jié)構(gòu)的地震需求參數(shù)中值，將圖5 的結(jié)果轉(zhuǎn)換到對(duì)數(shù)坐標(biāo)系，并利用OriginLab 進(jìn)行線性擬合，帶入式（4）的易損性曲線曲線方程，求得各結(jié)構(gòu)的易損性曲線。在三個(gè)極限狀態(tài)下，結(jié)構(gòu)的易損性曲線對(duì)比如圖10-圖12所示。

從圖10-圖12 的易損性及對(duì)比可以看出，剛度比在0.8～1.0 之間的模型，其抗震性能幾乎相同；當(dāng)剛度比小0.8 時(shí)，結(jié)構(gòu)的抗震性能開始出現(xiàn)削弱。

圖9 SF-035模型層間位移角Fig.9 Interstory drift of SF-035 model

圖10 立即使用極限狀態(tài)易損性對(duì)比Fig.10 Vulnerability comparison of immediate operation limit state

圖11 生命安全極限狀態(tài)易損性對(duì)比Fig.11 Vulnerability comparison of life safety limit state

通過(guò)易損性對(duì)比可以看出，在同一地震動(dòng)強(qiáng)度下，剛度比為0.7 的結(jié)構(gòu)，其破壞概率是剛度比為1 的標(biāo)準(zhǔn)框架的1.5 倍，而剛度比為0.5 的結(jié)構(gòu)，其破壞概率是標(biāo)準(zhǔn)框架的2.5倍左右。

ATC-63［13］報(bào)告提出了一個(gè)衡量結(jié)構(gòu)抗倒塌能力的參數(shù)：抗倒塌儲(chǔ)備系數(shù)（Collapse Margin Ratio，CMR），其作用是評(píng)定結(jié)構(gòu)在強(qiáng)震作用下的扛倒塌能力。ATC-63 將令結(jié)構(gòu)產(chǎn)生50%倒塌概率的地震動(dòng)強(qiáng)度IM50%倒塌定義為結(jié)構(gòu)抗震倒塌能力標(biāo)準(zhǔn)，將其與結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防大震的地震動(dòng)強(qiáng)度指標(biāo)IM設(shè)防大震之比定義為抗倒塌儲(chǔ)備系數(shù)CMR，如式（5）所示。

采用CMR 系數(shù)來(lái)衡量不同剛度比模型的抗倒塌能力。IM50%倒塌取結(jié)構(gòu)有50%概率超越防止倒塌極限狀態(tài)時(shí)的地震動(dòng)強(qiáng)度，利用式（4）的反函數(shù)可以求解。各剛度比模型的IM50%倒塌、IM設(shè)防大震和CMR如表6所示。

表6 各剛度比模型CMR數(shù)值Table 6 CMR values of various stiffness ratio models

可以看出，隨著剛度比的減小，CMR 系數(shù)先增大后減小，說(shuō)明結(jié)構(gòu)抗倒塌能力先增后減。

3.2 不同材料退化模型的結(jié)果與對(duì)比

表4 中模型50%分位線IDA 曲線如圖13 所示。層間位移角分布如圖14、圖15所示。

圖13 各模型IDA曲線Fig.13 IDA curves of each model

圖14 SFY-10和SFY-30模型層間位移角Fig.14 Layers displacement angle of SFY-10 and SFY-30 models

圖15 SFY-50模型層間位移角Fig.15 Layers displacement angle of SFY-50 model

從計(jì)算結(jié)果來(lái)看，已建時(shí)間為10 年的結(jié)構(gòu)，其抗震性能與新建結(jié)構(gòu)基本相同，結(jié)構(gòu)的損傷及側(cè)移基本一致；而已建時(shí)間到達(dá)30 年后，結(jié)構(gòu)的抗震性能開始出現(xiàn)削弱，損傷和側(cè)移略微增大；已建時(shí)間為50 年的結(jié)構(gòu)，其損傷為新建結(jié)構(gòu)的1.3倍左右，且側(cè)移明顯增大。結(jié)構(gòu)層間位移角的分布模式不隨結(jié)構(gòu)材料退化而發(fā)生變化，因此不會(huì)出現(xiàn)薄弱層的轉(zhuǎn)移現(xiàn)象。

同樣對(duì)比三種極限狀態(tài)下，各模型的易損性曲線，如圖16-圖18 所示。從圖16-圖18 的易損性曲線及其對(duì)比可以看出，已建時(shí)間為10 年的模型，其抗震性能與新建結(jié)構(gòu)基本相同。立即使用極限狀態(tài)下，已建時(shí)間為30 年的模型抗震性能略微差于新建結(jié)構(gòu)；而在生命安全和防止倒塌極限狀態(tài)下，已建時(shí)間為30 年的模型抗震性能出現(xiàn)較大削弱，可能原因是強(qiáng)震下由于鋼筋銹蝕，結(jié)構(gòu)的耗能能力減弱，抗震性能受到影響。

同樣采用CMR 指數(shù)對(duì)各模型進(jìn)行抗倒塌能力評(píng)估。各模型的IM50%倒塌、IM設(shè)防大震和CMR 如表7所示。

可以看出，CMR 指數(shù)隨著已建時(shí)間的增加單調(diào)減小。

圖16 立即使用極限狀態(tài)易損性對(duì)比Fig.16 Vulnerability comparison of immediate operation limit state

圖17 生命安全極限狀態(tài)易損性對(duì)比Fig.17 Vulnerability comparison of life safety limit state

圖18 防止倒塌極限狀態(tài)易損性對(duì)比Fig.18 Vulnerability comparison of collapse prevention limit state

表7 各材料退化程度模型CMR數(shù)值Table 7 CMR values of each material degradation degree model

3.3 不同加固方式模型的結(jié)果與對(duì)比

不同加固方式模型50%分位線IDA曲線如圖19所示。層間位移角對(duì)比如圖20所示。

圖19 不同加固方法IDA曲線Fig.19 IDA curves of different reinforcement methods

圖20 0.205 g和0.605 g下位移對(duì)比Fig.20 Comparison of displacements at 0.205 g and 0.605 g

由圖19 可以看出，三種加固方式均有效改善了結(jié)構(gòu)的抗震性能。以50%分位線而言，防屈曲支撐加固對(duì)結(jié)構(gòu)損傷的改善效果最好，F(xiàn)RP 加固及角鋼加固效果類似，F(xiàn)RP加固效果稍好；地震動(dòng)強(qiáng)度達(dá)到3.0 g 以上時(shí)，由于支撐失效，支撐模型的改善效果開始降低；地震動(dòng)強(qiáng)度達(dá)到3.5 g 以上時(shí)，由于FRP失效，F(xiàn)RP加固模型的改善效果急劇降低。

由圖20 可知，地震動(dòng)強(qiáng)度0.205 g 時(shí)，支撐加固在1～9 層均有良好的改善結(jié)構(gòu)變形效果，且優(yōu)于其余兩種加固方式；而支撐加固和FRP 加固的加固效果相近，在1～3層加固效果較為良好，在4～9層加固效果稍差。地震動(dòng)強(qiáng)度0.605 g和1.005 g時(shí)，支撐加固在1～3 層的加固效果明顯由于其余兩種加固方式，而4～9 層時(shí)三種加固方式的加固效果接近；角鋼加固與FRP 加固的效果接近，相對(duì)來(lái)說(shuō)FRP 加固的結(jié)構(gòu)1～3層變形更為均勻。支撐加固及角鋼加固在結(jié)構(gòu)4 層時(shí)均出現(xiàn)了位移突變，且突變程度隨著地震動(dòng)強(qiáng)度的增大而增大。各模型的易損性曲線對(duì)比如圖21-圖23所示。

圖21 立即使用極限狀態(tài)易損性對(duì)比Fig.21 Vulnerability comparison of immediate operation limit state

圖22 生命安全極限狀態(tài)易損性對(duì)比Fig.22 Vulnerability comparison of life safety limit state

圖23 防止倒塌極限狀態(tài)易損性對(duì)比Fig.23 Vulnerability comparison of collapse prevention limit state

三種加固方式均能有效地降低結(jié)構(gòu)超越極限狀態(tài)的概率。相比較而言，防屈曲支撐加固的加固效果最好，F(xiàn)RP加固的加固效果其次，角鋼加固的加固效果較差。

表8 各加固模型CMR數(shù)值Table 8 CMR value of each model

可以看出，各加固模型均提高了結(jié)構(gòu)抗倒塌能力。雖然在之前的分析中，防屈曲支撐加固的效果最好，但是因?yàn)槠浯蠓黾恿私Y(jié)構(gòu)剛度，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)抗倒塌能力弱于FRP 加固；角鋼加固同樣提高了結(jié)構(gòu)剛度，其CMR 數(shù)值僅略高于未加固結(jié)構(gòu)；而FRP 加固在不增加結(jié)構(gòu)剛度前提下，提高了結(jié)構(gòu)的抗震性能，因此其CMR 數(shù)值最高，F(xiàn)RP加固結(jié)構(gòu)抗倒塌能力最好。

4 結(jié) 論

本文從剛度比、結(jié)構(gòu)材料性能退化程度及既有底部薄弱層結(jié)構(gòu)加固方法三個(gè)方向入手，建立了13 個(gè)框架模型的OpenSEES 空間模型，考慮了填充墻的剛度貢獻(xiàn)及彈性樓板假定，研究了這四個(gè)要素對(duì)既有底部薄弱層框架結(jié)構(gòu)易損性的影響，針對(duì)本文的模型得到了以下結(jié)論：

（1）對(duì)于剛度比對(duì)結(jié)構(gòu)的影響研究之中，發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的抗震性能并非隨著剛度比的減小而減弱，當(dāng)剛度比大于0.7 時(shí)，由于結(jié)構(gòu)底層會(huì)率先進(jìn)入屈服階段，消耗地震能量，因此在地震動(dòng)強(qiáng)度較小時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)整體抗震性能是有益的；而當(dāng)?shù)卣饎?dòng)強(qiáng)度較大時(shí)，由于二階效應(yīng)過(guò)于明顯，薄弱層帶來(lái)的有利效果開始減弱。當(dāng)剛度比小于0.7時(shí)，由于結(jié)構(gòu)薄弱層過(guò)早進(jìn)入屈服，因此不存在這種有利效應(yīng)。在同一地震動(dòng)強(qiáng)度下，剛度比為0.7 的結(jié)構(gòu)，其破壞概率是標(biāo)準(zhǔn)框架的1.5 倍，而剛度比為0.5的結(jié)構(gòu)，其破壞概率是標(biāo)準(zhǔn)框架的2.5倍左右。

（2）對(duì)于按照現(xiàn)行規(guī)范設(shè)計(jì)的底部薄弱層結(jié)構(gòu)的，基本能夠滿足我國(guó)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范中“大震不倒”的性能要求，同時(shí)也能滿足ATC-63 標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)于結(jié)構(gòu)大震的性能要求。同時(shí)，在遭受汶川地震等2 倍于當(dāng)?shù)睾庇龅卣鸺铀俣鹊卣鹱饔脮r(shí)，如果剛度比大于等于0.7，依然能夠滿足規(guī)范和ATC-63標(biāo)準(zhǔn)的要求。

（3）結(jié)構(gòu)材料退化程度由材料的時(shí)變效應(yīng)引起，主要可歸結(jié)為混凝土強(qiáng)度的變化、鋼筋面積的減少以及鋼筋屈服強(qiáng)度的變化。已建時(shí)間為10年的結(jié)構(gòu)，抗震性能保持良好，與新建結(jié)構(gòu)幾乎相同；已建時(shí)間達(dá)到30 年后，結(jié)構(gòu)的抗震性能開始退化，破壞概率約為新建結(jié)構(gòu)的1.3 倍；對(duì)于50 年設(shè)計(jì)周期的結(jié)構(gòu)而言，抗震性能嚴(yán)重退化，破壞概率約為新建結(jié)構(gòu)的1.8 倍。而建設(shè)周期為10 年、30 年、50 年的結(jié)構(gòu)，其破壞概率會(huì)比新建結(jié)構(gòu)高4.5%、16.9%和42.2%。

（4）在立即使用極限狀態(tài)下，角鋼加固、支撐加固和FRP 加固的超越極限狀態(tài)的概率分別較未加固結(jié)構(gòu)減少6.3%、11.3%和8.1%，生命安全極限狀態(tài)下概率較未加固結(jié)構(gòu)減少6.4%、10.7%、7.8%，防止倒塌極限狀態(tài)下概率較未加固結(jié)構(gòu)減少6.4%、10.1%、7.5%。

（5）角鋼加固和支撐加固均大幅提高結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度，因此在加固層與非加固層相接的地方會(huì)產(chǎn)生位移突變；由于其提高抗側(cè)剛度，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)基本周期降低，從而造成結(jié)構(gòu)CMR 指數(shù)相對(duì)而言提升不是非常明顯。FRP加固基本不會(huì)影響結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度及周期，因此在大震作用下能獲得更加良好的抗倒塌能力儲(chǔ)備。