建筑结构平面静力弹塑性反应分析方法的评估与改进

摘要

近年来,基于性能设计(PBSD)的思想成为抗震设计发展的新方向,其宗旨即针对不同设计地震烈度,和某一明确范围的损失限制来定义性能目标,提供不同性能水准的房屋结构,以满足社会和业主对结构抗震性能多种需求.Pushover(静力弹塑性分析)方法,是实现基于性能设计的重要手段,因此开展对该方法的研究与改进,具有重要意义.该文在前人的理论基础上,结合PBSD的基本概念,对Pushover进行了较为深入的探讨,同时为了提高分析的精度,提出了一种考虑实际配筋分布的杆件单元模型,并编制了相关的程序.该文选取了五个建筑结构,通过不同的侧向荷载分布模式(三种固定模式,两种自适应模式),对其进行了Pushover分析,以变形和延性(包括顶点位移、层间位移角、结构塑性铰分布)作为性能评估的参数,对结构在设计地震作用下作抗震性能的分析.同时,对五个结构进行了弹塑性动力时程分析,并将其结果作为Pushover分析对比的可靠依据.分析表明,对于中高层的建筑结构,Pushover分析可以很好的预测地震作用下结构的反应情况.侧向荷载分布模式对结构性能评估的结果有明显的影响,一般情况下,均布的加载模式和倒三角形的加载模式可以得到结构Pushover曲线的上下限.如果其它条件相同,倒三角模式下结构屈服时的底部剪力往往较均布加载模式下的低.最后,该文进一步完善了考虑高阶振型影响的振型分解的MPA(THE MODELPUSHOVER ANALYSIS)方法,以便简单而又准确的对结构进行性能分析,因为MPA方法忽略了各振型之间的藕联性,因而有一定的近似性,但足以满足实际工程的精度要求.同时该文发展了以传统精确计算法为基础的Pushover分析方法,能够大大的简化结构地震反应分析,算例结果表明,作为一些规则结构性能的初步评估,该方法是可行的.

目录

文摘

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第1章绪论

1.1基于性能的抗震设计提出的背景和意义

1.2 PBSD的内容和发展现况

1.3地震反应分析的研究方法

1.3.1弹塑性时程分析法

1.3.2 Push-over分析方法的发展

1.3.3静力弹塑性分析方法的运用

1.3.4静力弹塑性分析方法的应用前景

1.4本文的理论分析及研究方法

第2章静力弹塑性分析的原理与方法

2.1引言

2.2 Push-over方法基本原理

2.3结构分析模型

2.4构件单元分析模型

2.4.1杆件单元模型

2.4.2剪力墙单元模型

2.4.3杆单元恢复力模型骨架曲线的特征点的确定

2.4.4剪力墙恢复力骨架曲线特征点的确定

2.5静力弹塑性分析中的侧向力分布形式

2.5.1固定侧向加载模式

2.5.2自适应侧向加载模式

2.6目标位移的确定

2.6.1确定目标位移的方法

2.6.2等价单自由度体系法的原理及其基本步骤

2.7静力弹塑性分析方法的实施步骤

2.8程序分析

2.9算例分析

2.10本章小结

第3章静力弹塑性方法对建筑结构的评估

3.1引言

3.2五种水平荷载的分布模式

3.3算例分析

3.3.1结构一(三层框架结构)

3.3.2结构二(六层框架结构)

3.3.3结构三(十五层的框架结构)

3.3.4结构四(七层框剪结构)

3.3.5结构五(十五层框架—剪力墙结构)

3.4结构的性能分析

3.5本章小结

第4章静力弹塑性分析方法的改进

4.1引言

4.2 MPA方法的原理及步骤

4.2.1弹性结构的MPA方法

4.2.2弹塑性结构的MPA方法

4.2.3弹塑性体系的MPA方法具体实施步骤

4.2.4算例分析

4.3与传统的精确计算法相结合的Pushover分析

4.3.1框架的等代原理

4.3.2结构分析计算方法

4.3.3算例分析

结论

参考文献

致谢

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