钢筋混凝土筒中筒结构非线性分析方法研究

摘要

许多结构在地震作用下的破坏已经暴露出现行抗震设计规范的不足，随着人类实践活动的不断深入以及工程抗震技术的不断发展，抗震设计思想也在不断地更新和进步。在这样的背景下，美、日学者提出了基于性能的结构抗震设计思想，使得所设计的工程结构能够在使用期间满足各种预定的性能目标要求。 结构的弹塑性反应分析方法是基于性能抗震设计中的一个重要环节。在已有的弹塑性反应分析方法中，静力弹塑性分析( Pushover)方法和以时程分析方法为基础的增量动力分析(IDA)方法是常用的性能分析方法，是实现基于性能抗震设计的主要分析途径。本文主要进行了如下几个方面的研究： 探讨了剪力墙分析单元的几种简化计算模型，并通过算例对几种简化模型在弹性阶段对墙体的简化效果进行了对比分析；选择其中一种等效框架模型，通过在模型中杆件端部添加塑性铰的方式来模拟墙体在弹塑性阶段的性能。 在传统Pushover分析的基础上，介绍了一种多模态静力推覆分析方法(MPA)，详细阐述了此种方法的基本原理和实施步骤，并编制算例对两栋不同高度的框架结构进行了推覆分析，证实了此种方法确实可以较好地改进传统单一加载模式所造成的计算误差。 详细介绍了增量动力弹塑性分析方法的基本原理、参数选择和曲线统计方法，极限状态的定义，通过对一栋14层筒中筒结构进行增量动力弹塑性分析，得到了多条记录的IDA曲线，按照统计方法进行统计，得到了不同分位数的IDA曲线和性能点。 由于常规的IDA分析是非常耗时的，本文介绍了两种简化计算IDA曲线的方法，即基于MPA获得IDA曲线的方法和通过软件SPO21DA获得IDA曲线的方法。并通过计算对比了两种简化方法的准确性和时效性。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪 论

1.1抗震设计计算理论的发展

1.1.1地震作用计算理论

1.1.2基于性能抗震设计理论的研究和发展

1.1.3基于性能抗震设计的分析方法

1.2钢筋混凝土筒体结构非线性分析研究现状

1.2.1结构分析模型

1.2.2构件模型

1.2.3恢复力模型

1.2.4结构的非线性问题

1.3本文研究的主要内容

第2章剪力墙分析单元的简化与选择

2.1引言

2.2模型等效参数的确定及刚度矩阵的推导

2.2.1模型等效参数的确定

2.2.2刚度矩阵的推导

2.2.3弹性阶段算例分析

2.3等效框架支撑模型的改进和分析

2.3.1改进框架支撑模型参数的确定

2.3.2算例

2.4本章小结

第3章多模态静力推覆分析法

3.1静力弹塑性分析方法简介

3.2 MPA分析方法的基本原理及实施步骤

3.2.1弹性结构的MPA方法

3.2.2弹塑性结构的MPA方法

3.2.3等效单自由度体系“力—位移”关系的求解

3.2.4推覆目标位移的求解

3.3算例分析

3.3.1算例一 8层钢筋混凝土框架结构

3.3.2算例二 16层钢筋混凝土框架结构

3.4本章小结

第4章增量动力弹塑性分析法

4.1引言

4.2增量动力弹塑性分析方法的基本原理

4.3增量动力弹塑性分析法的分析步骤

4.3.1计算输入地震动记录的选取

4.3.2地震强度因子与结构性能参数的选择

4.3.3计算法则

4.3.4曲线插值拟合与极限状态定义

4.3.5多条IDA曲线统计方法

4.4算例

4.4.1单一记录的IDA曲线

4.4.2多条记录的IDA曲线

4.4.3 IDA曲线信息汇总

4.5本章小结

第5章 IDA曲线的简化计算方法

5.1引言

5.2用MPA方法简化计算IDA曲线

5.3基于MPA方法的IDA算例分析

5.4基于SPO2IDA方法的IDA曲线

5.4.1单自由度体系(SDOF)曲线的转换

5.4.2 SPO2IDA具体拟合过程

5.4.3基于SPO2IDA方法的IDA曲线算例

5.5本章小结

结论与展望

参考文献

致谢