按新旧规范设计的非规则框架结构的抗震性能对比分析

摘要

扭转效应是引起建筑物地震破坏的重要因素之一，因而扭转问题一直是结构抗震领域研究的重要课题。由于结构地震反应的平—扭耦联振动是三维空间动力反应问题，结构试验研究受到试验规模和数量的限制，因而主要是依靠结构动力分析手段对其进行计算机模拟分析研究。2001年7月正式颁布了《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)。虽然01规范保持了89规范关于建筑结构抗震的设计思想和总体方法，但在规范内容、适用范围以及具体技术措施等方面却有相当大的调整和变动。01规范的若干修订条文或者吸纳了震害经验，或者借鉴了国外规范，其中不乏有一些条文未进行过深入细致的研究分析工作，其中也包括对不规则框架的设计方法，其正确和合理的程度有待及时明确。因此有必要进行如下工作：①89、01规范设计对比；②89、01规范设计的结构抗震性能对比。当前，建筑物的功能和形式更趋多样化，平面及立面不规则结构已相当普遍，扭转问题更加突出，更需要对规范的设计方法是否足够安全进行评估和验证。对于不规则结构，我国目前事实上只能做到一阶段设计，我国现行规范中有关抗扭设计的方法在设防地震和罕遇地震作用下的效果到底如何，有待通过三维非线性地震反应模拟给出一些定量的分析。 本文对比了我国新、旧建筑抗震设计规范(GB50011-2001、GBJ11-89)以及国外设计规范(或指南)中关于结构扭转效应与抗扭设计的相关规定；按照89、01抗震规范的有关规定，分别设计了设防烈度为7度、8度、9度的共6个钢筋混凝土平面不规则框架结构，对比了结构的配筋差异及原因分析，在此基础上，利用纤维模型梁柱单元的三维非线性动力分析程序，在设防地震作用和罕遇地震作用水准下选择适当的地震波作为输入，对结构进行了双向地震作用下的三维非线性动力反应分析，考察了按照89、01规范设计的这一类不规则框架结构的总体抗震性能及差异，并对产生这些差异的原因进行了分析；考察了结构在中震和大震作用下抗扭设计方法和措施的有效性，对结构在平—扭耦联振动下能否达到“中震可修”、“大震不倒”的抗震设防目标进行了初步评价。

目录

文摘

英文文摘

1绪论

1.1引起结构扭转振动的因素

1.2不规则框架结构扭转效应的影响参数

1.3扭转效应研究的特点和现状

1.4我国及其他国家规范关于结构扭转效应与抗扭设计的规定

1.4.1.我国规范关于结构扭转效应与抗扭设计的规定

1.4.2其他国家规范关于结构扭转效应与抗扭设计的规定

1.4.3小结

1.5本文的主要研究内容

2按新、旧抗震规范对不规则框架结构设计及差异对比分析

2.1结构方案与概况

2.1.1结构设计条件

2.1.2结构布置

2.1.3材料

2.1.4荷载

2.2结构内力的计算

2.2.1 01规范结构

2.2.2 89规范结构

2.3结构位移及弹性反应参数的计算

2.3.1质心、刚心及偏心矩计算

2.3.2弹性水平位移的计算

2.3.2扭转不规则的计算

2.3.4轴压比的计算

2.3.5小结

2.4内力的组合与截面配筋计算

2.4.1梁配筋控制截面及控制荷载分析

2.4.2柱配筋控制截面及控制荷载分析

2.4.3截面配筋量分析

2.4.4按89、01规范设计的结构配筋差异原因分析

3结构在中震和罕遇地震下的计算机模拟分析

3.1钢筋混凝土框架结构的非线性动力分析方法

3.1.1钢筋混凝土纤维模型梁柱单元

3.1.2材料的本构关系

3.1.3本方法的主要优缺点

3.2非线性分析模型的建立与输入

3.2.1施加在结构上的荷载与质量

3.2.2混凝土与钢筋的强度及弹性模量

3.2.3混凝土与钢筋本构模型中的其他参数

3.2.4阻尼系数的确定

3.2.5柱、梁纤维截面的划分

3.2.6地震波的选取与输入

3.3截面纤维应变(应力)的输出

3.4其它

4对模拟结果的分析和评价

4.1结构地震破坏程度的评价

4.2考察的部位及相关的说明

4.3在设防地震作用下结构的反应

4.3.1 7度区结构的反应

4.3.2 8度区结构的反应

4.3.3 9度区结构的反应

4.4在罕遇地震作用下结构的反应

4.4.1 8度区结构的反应

4.4.2 8度区结构的反应

4.4.3 9度区结构的反应

4.5计算分析结果的小结

4.5.1设防地震输入下的反应结果小结

4.5.2罕遇地震输入下的反应结果小结

4.6对结构反应的评价

4.6.1对结构“中震可修”设防目标的评价

4.6.2对结构“大震不倒”的评价

5结语

5.1本文取得的初步结果

5.2需要进一步研究的工作

致谢

参考文献

附录