基于能量分析的抗震设计与工程应用研究

摘要

基于能量平衡及能量分析的抗震设计方法是当前抗震研究的重要课题之一。本文即以无减震设计的某超高层建筑、采用防屈曲支撑BRB设计的某大跨钢结构和采用粘滞阻尼器减震设计的某复杂连体结构等三个工程为背景，通过应用弹塑性时程分析的成熟技术和独立的程序开发成果，研究总输入能量对地震波和结构特性的影响、以及滞回耗能和阻尼耗能相对总输入能量的比值，为理论研究补充相关数据。地震输入结构的总能量受地震波特性影响非常显著，地震波可能呈现出明显的累积型或冲击型特点，其中前者的能量输入时间长，存在多个能量输入阶段，最终输入的总能量也较高。因此准确估计总输入能量存在理论上的困难，需要大量的地震波样本进行分类统计。同时总输入能量在一定程度上受结构体系影响，但影响相对较小，特别是对长周期结构的体系特性敏感性不高，尚需要进一步补充案例研究，而以往的能量谱研究主要是以第一周期为首要因素展开的。且包括BRB支撑和阻尼器在内的各类耗能构件耗能量相对总输入能量的比值相对稳定，与结构体系存在一定相关度，但对地震波特性不甚敏感。