基于能量方法设计的人字形中心支撑钢框架抗近场地震倒塌富余度

摘要

为提高结构的抗地震倒塌性能，国内外学者考虑结构的性态及能量耗散能力提出了不同的结构性态设计方法。宋彬[1]基于最大有效滞回耗能谱提出了近场地震下人字形中心支撑钢框架基于能量的性态设计方法，并给出了两个设计实例。但其设计方法是否可信，所设计结构的抗地震倒塌能力如何，其倒塌概率是否为社会可接受，都未进行研究。为评估文献[1]基于能量性态设计方法的可行性，本文对按上述方法设计的两个人字形中心支撑钢框架进行了抗地震倒塌能力和易损性分析。
　　文中介绍了结构抗地震倒塌能力的研究现状及倒塌富余系数CMR方法的原理、增量动力分析方法的步骤;根据人字形中心支撑钢框架的试验数据提出了结构倒塌判定指标;根据倒塌判定准则及倒塌指标，对按上述方法设计的两个CBSF结构进行了增量动力分析;依据美国FEMAP695中的方法及建议的地震波数据库分析了两个CBSF结构的抗地震倒塌能力，给出了两个结构在不同地面运动强度下的易损性曲线;根据结构薄弱层的位置提出该性态设计应进一步优化结构倒塌模式，并给出改进思路。
　　本文分析表明:宋彬[1]按基于近场地震有效滞回耗能方法设计的两个人字形中心支撑钢框架抗地震倒塌能力及倒塌概率均达到FEMAP695的抗倒塌储备要求，满足社会可接受水平，此设计方法可信。两个结构的设计方法虽然完全相同，但两者的抗倒塌能力还是有一定差别:随着结构高度的增加，结构抗地震倒塌富余度减小，倒塌概率增大;且随着地震强度增大，两者抗倒塌能力差异也逐渐增大，即该设计方法尚有一定优化空间。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 本文研究背景及意义

1．2 中心支撑钢框架研究现状

1．3 结构抗地震倒塌能力的评估方法

1．4 结构抗地震倒塌能力的研究现状

1．4．1 国外研究现状

1．4．2 国内研究现状

1．5 本文的主要研究内容

第二章 近场地震下CBSF基于能量的性态设计方法

2．1 概述

2．2 近场地震下CBSF基于能量的性态设计方法

2．2．1 基本假设

2．2．2 基本步骤

2．2．3 设计方法的特点

2．3 本章小结

第三章 基于增量动力分析方法的CBSF抗近场地震倒塌性能评估

3．1 概述

3．2 FEMAP695结构抗地震倒塌评估原理

3．3 结构倒塌富余度评估方法

3．3．1 CMR方法

3．3．2 各种不确定性因素的影响

3．3．3 结构抗地震倒塌富余度的调整

3．3．4 倒塌储备系数修正值的可接受标准

3．3．5 结构倒塌储备能力评估

3．4 人字形中心支撑钢框架倒塌判定标准

3．4．1 概述

3．4．2 常用倒塌判定准则

3．4．3 本文选用的倒塌判定准则

3．5 人字形中心支撑钢框架倒塌判定指标

3．5．1 国外对于倒塌指标的研究

3．5．2 国内对于倒塌指标的研究

3．5．3 人字形中心支撑钢框架最大层问位移角和屋面位移角

3．5．4 本文选用的倒塌指标

3．6 本章小结

第四章 人字形中心支撑钢框架增量动力分析

4．1 概述

4．2 ABAQUS有限元模型

4．2．1 ABAQUS软件

4．2．2 弹塑性动力时程分析积分算法选取

4．2．3 材料本构关系

4．2．4 阻尼设置

4．2．5 单元选取

4．2．6 网格划分

4．3 地震波选取及调幅

4．3．1 地震波选取

4．3．2 地震波调幅

4．4 地震动强度指标(IM)

4．5 损伤指标(DM)

4．6 增量动力分析步骤

4．7 本章小结

第五章 人字形中心支撑钢框架倒塌分析

5．1 结构设计信息

5．2 结构建模

5．2．1 结构模型

5．2．2 边界约束条件

5．2．3 竖向荷载及质量源

5．3 结构倒塌储备能力评估

5．3．1 模态分析

5．3．2 结构增量动力时程分析

5．3．3 倒塌富余度

5．3．4 调整倒塌富余度

5．4 以Sa(T1，5％)和PGA作为IM的对比分析

5．4．1 以Sa(T1，5％)作为地震动强度指标

5．4．2 以PGA作为地震动强度指标

5．4．3 以Sa(T1，5％)和PGA作为IM线性回归分析对比

5．5 结构倒塌易损性分析

5．5．1 易损性曲线

5．5．2 计算结果对比

5．6 倒塌准则的分析

5．7 结构倒塌模式分析

5．8 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 研究成果和结论

6．2 进一步的研究工作

参考文献

致谢

附录

作者简历