基于能量输入历程特征的改进往复推覆分析方法研究

摘要

Pushover分析方法作为一种静力弹塑性分析方法，由于其理论简单、操作方便并能够获得较为理想的分析结果而受到广泛的关注。通过Pushover分析方法设计人员可以获得结构在水平力作用下所产生的一批塑性铰的位置以及产生塑性铰的顺序和范围，从而使设计人员从更加微观的角度了解结构的破坏过程，这样有利于设计人员作出更加合理的设计方案，同时与动力时程分析相比Pushover分析方法的计算量大为缩减，因此其不仅具有很高的理论价值而且在实际工程应用方面也受到广大设计人员的青睐。
　　然而传统的Pushover分析方法也存在一些不足之处。首先其只注重了结构的侧向变形而忽略了地震持时、地震能量输入特征等因素的影响，其次它所采用的单向加载模式忽略了结构在地震中的累积损伤效应，并且不同的水平力分布模式甚至不同方向的加载都会对计算结果产生很大的影响。
　　因此本文针对Pushover分析方法的不足之处，将结构的耗能特征参数与Pushover分析方法相结合，进行了以下研究：
　　1）提出了基于能量的结构延性需求估算方法，即通过单向Pushover分析得到结构的单向耗能能力曲线，通过估算结构的变形能得到其单向耗能需求曲线，并将耗能能力曲线与耗能需求曲线绘制于同一坐标系下，通过两条曲线的交点获得结构的延性需求；
　　2）在此基础上，通过讨论延性系数对能量耗散历程的影响，提出了通过延性系数估算结构能量输入历程参数的方法；
　　3）基于延性需求与结构能量输入历程参数估算方法，提出了基于变形能输入历程特征的改进往复推覆分析方法。从而在考虑变形的基础上兼顾考虑了地震持时和地震能量输入历程特征对结构损伤的影响。
　　基于上述方法，采用有限元分析软件OpenSees对一个3层3跨RC框架和一个6层3跨RC框架进行自适应往复推覆分析，并将结构的最大层间位移角、累积滞回耗能及其分布、瞬时变形能输入历程等反应指标与动力时程分析结果进行对比的，验证了该改进方法的适用性。

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第一章 绪论

1.1 研究背景及研究意义

1.2 基于地震能量的抗震分析方法

1.3 静力弹塑性Pushover分析法

1.4 本文的主要研究内容

第二章 钢筋混凝土框架结构分析软件与模型

2.1 OpenSees简介

2.2 OpenSees架构

2.3 本文所采用的框架模型

2.4 OpenSees分析模块与记录模块

2.5 本章小结

第三章 地震能量输入历程特征的描述与确定

3.1 前言

3.2 地震能量输入历程简化模型[25]

3.3 延性系数对地震能量输入历程的影响[17]

3.4 本章小结

第四章 基于变形能输入历程特征的改进往复推覆分析方法

4.1 通过耗能能力-需求曲线确定延性系数的基本原理及步骤

4.2 自适应往复推覆方法简介

4.3 三层三跨钢筋混凝土框架结构算例分析

4.4 六层三跨钢筋混凝土框架结构算例分析

4.5本章小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

致谢

附录A 攻读学位期间发表的学术论文

附录B 20条地震波记录(按V/A值的大小排序)