RC框架结构拟弹塑性方法研究及基于纤维模型弹塑性时程分析验证

摘要

结构最大弹塑性位移响应及变形成分的分布是评估在非线性状态下（可修、倒塌等极限状态）结构性能的主要指标，寻求简便而有效的求解结构弹塑性位移的方法是学术界和工程界不懈追求的目标。目前结构抗震设计大多采用多遇地震下的弹性设计，通过构造措施使结构具备一定延性以便满足“大震不倒”。弹塑性分析方法虽有一定发展，但由于复杂的材料本构模型和计算时间代价，难以在实际工程中广泛应用。因此寻求一种相对简化的拟弹塑性分析方法极有现实意义。
　　 钢筋混凝土（RC）框架结构是构成现代建筑结构的主要形式之一，本文根据不同层数、不同设防烈度、不同场地条件设计了24个钢筋混凝土框架结构。利用结构弹塑性分析软件PERFORM-3D基于截面纤维模型，进行弹塑性时程分析和静力弹塑性分析（Pushover）；利用Pushover分析得到结构延性系数，根据Vidic-Faifar、卓卫东-范立础弹塑性反应谱模型以及“等位移原则”，提出了基于R-μ-T关系的一种均值化的拟弹塑性分析方法；结合弹塑性时程分析、拟弹塑性分析对各框架的最大顶点位移、层间位移比、基底剪力进行了对比验证：二者顶点位移和层间位移比计算结果吻合程度比较理想，拟弹塑性分析的基底剪力结果和弹塑性时程分析相差稍大，与结构屈服程度有关。验证了“等位移原则”的适用性和该拟弹塑性分析方法在RC框架结构中的可行性。建议实际工程中可利用这种拟弹塑性方法提供大震下的非线性位移量化估计分析，获得RC框架结构弹塑性状态下的性能信息，根据计算结果检验“大震不倒”，避免仅仅通过构造措施定性提高延性保证结构安全。具有良好的工程应用前景。

目录

文摘

英文文摘

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第一章 绪论

1.1 研究背景

1.1.1 抗震设计思想及计算方法发展概述

1.1.2 弹塑性抗震分析方法的发展和现状

1.1.3 弹塑性反应谱分析方法的研究现状

1.2 研究目的和内容

1.3 论文结构

第二章 抗震弹性分析与RC框架结构设计

2.1 结构抗震弹性分析方法介绍

2.2 RC框架结构设计

2.3 本章小结

第三章 基于截面纤维模型的结构弹塑性分析

3.1 PERFORM软件介绍

3.2 结构弹塑性分析理论

3.2.1 混凝土结构非线性分析模型概述

3.2.2 截面纤维模型理论与研究现状

3.2.3 结构Pushover分析理论

3.2.4 结构弹塑性时程分析理论

3.3 RC框架基于截面纤维模型结构弹塑性分析

3.3.1 建立结构弹塑性分析模型

3.3.2 结构Pushover分析

3.3.3 结构动力弹塑性时程分析

3.4 本章小结

第四章 结构拟弹塑性分析与结果验证

4.1 结构弹塑性反应谱理论

4.1.1 结构延性系数

4.1.2 单自由度弹塑性体系R-μ-T关系的代表性研究

4.1.3 Vidic-Fajfar弹塑性反应谱模型

4.1.4 卓卫东-范立础弹塑性反应谱模型

4.1.5 等位移原则

4.2 拟弹塑性加速度反应谱分析

4.3 计算结果验证分析

4.3.1 顶点位移对比分析

4.3.2 层间位移比对比分析

4.3.3 基底剪力对比分析

4.4 拟弹塑性分析方法的提出

4.5 本章小结

结论

研究成果

展望

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢