结构弹塑性地震反应分析的改进能力-需求曲线方法研究

摘要

本文旨在通过对影响现有能力-需求曲线方法准确程度的若干因素进行分析后，力所能及地提出改进措施。 当前能力-需求曲线法还存在如下问题：首先，现有能力-需求曲线法结构模型的建立误差以及对建立能力曲线和需求曲线模型的影响因素考虑不当所造成计算结果不准确。其次，如何考虑能力-需求曲线法和结构弹塑性动力反应分析之间固有的差异，并在此基础上对能力-需求曲线法的计算结果做修正以减小和动力反应分析结果之间的误差? 为此，本文有针对性地开展了一些工作：阐述了基于性态的设计方法和基于位移的设计方法的相关概念及发展历程；介绍了几种现有的能力-需求曲线法的原理及分析步骤并剖析了它们的不足；列举了影响能力-需求曲线法计算准确性的主要因素，通过算例比较分析它们各自的影响程度从而得出了其中最为重要的影响因素；针对已有的分析结论提出了对现有能力-需求曲线法的改进方案，通过算例分析验证了改进效果。 经以上的改进工作，得出的主要结论有：①影响侧推曲线的几个重要因素为水平加载模式、结构分析模型、结构的规则程度、结构失效准则、P-△效应等；通过算例分析比较找出了影响侧推曲线的最大因素为水平加载模式；其它各因素对结构的影响程度也不尽一致； ②等效线性化方法及非弹性参数取值的不同是影响需求曲线的主要因素； ③起包络作用的能力曲线和需求曲线所划分的变动区域能够更准确地确定能力-需求曲线法的结果，并以此作为改进框架； ④算例分析证明改进后的能力-需求曲线法比原方法更为适用； ⑤初步总结出了结构弹塑性动力反应分析和能力-需求曲线法之间计算结果的相关性规律并加以了验证；按照此规律对能力-需求曲线法的计算结果进行处理，减小了两种方法之间的计算误差。

目录

文摘

英文文摘

1绪论

1.1性态设计的基本概念和发展概况

1.1.1有关性态设计的基本概念

1.1.2性态设计的具体含义

1.1.3性态设计的发展历程

1.1.4从性态设计看我国设计规范

1.2基于位移的设计方法的基本概念和应用概况

1.3能力谱法的基本思路

1.3.1能力谱法的主要步骤

1.3.2能力谱法存在的问题

1.3.3能力谱法的重要改进——能力-需求曲线方法

1.4本文的研究目的和主要工作

1.4.1本文的研究目的

1.4.2本文的研究工作和内容安排

2能力-需求曲线法的基本概念和原理

2.1引言

2.2 ATC-40采用的能力-需求曲线法

2.2.1能力-需求曲线法的理论基础

2.2.2 ATC-40 A方法的分析步骤

2.2.3 ATC-40 B方法的分析步骤

2.3另一种建立需求曲线的思路

2.4现有能力-需求曲线方法的不足

2.4.1能力曲线的不足

2.4.2需求曲线的不足

2.5建立合理的能力-需求曲线方法

2.6 小结

3影响能力-需求曲线法的因素

3.1引言

3.2影响能力曲线的因素

3.2.1加载模式的影响

3.2.2结构分析模型的影响

3.2.3关于结构失效标准

3.2.4关于二阶效应

3.2.5关于等效单质点化

3.3影响需求曲线的因素

3.3.1α值对需求曲线的影响

3.3.2μ值对需求曲线的影响

3.4小结

4影响侧推曲线的因素分析

4.1引言

4.2算例选择及设计

4.2.1结构形式的选择

4.2.2算例设计

4.2.3算例

4.3水平加载模式和构件恢复力骨架模型对侧推曲线的影响分析

4.3.1分析程序介绍

4.3.2用于分析的影响因素

4.3.3计算结果及分析

4.4对计算结果的分析

4.5 P-△效应的影响程度

4.5.1矩阵刚度法

4.5.2 P-△效应的层增大系数法的应用

4.6 小结

5能力-需求曲线法的改进及算例分析

5.1引言

5.2对ATC-40B方法的改进

5.3算例分析

5.3.1分析目的及方法

5.3.2分析程序

5.3.3参数选择

5.4计算结果及分析

5.4.1弹塑性动力时程分析结果

5.4.2图形对比分析

5.4.3数据对比分析

5.5两种分析方法之间的关系

5.6对两种方法之间关系的算例验证

5.7小结

6结语

6.1本文所取得的初步成果

6.2后续研究工作展望

致谢

参考文献

附录