基于最大有效滞回耗能方法设计的K形偏心支撑钢框架抗近场地震倒塌富余度

摘要

近年来，地震给人类带来震害引起了社会的广泛关注，现行规范基于强度的设计方法不能经受强烈地震的考验，基于性态的结构抗震设计理念应运而生。
　　蔡福明[2]基于最大有效滞回耗能谱，给出了近场地震下K形偏心支撑钢框架的性态设计方法，并运用此设计了10层和15层两个K形偏心支撑钢框架。本文采用IDA方法，根据美国FEMA P695中的结构抗地震倒塌性能评估体系及地震波数据库，在ABAQUS中建立了结构计算模型，采用自定的结构倒塌判定准则及倒塌指标限值对这两个K形偏心支撑钢框架进行了抗近场地震倒塌富余度及结构易损性分析。
　　本文抗震倒塌分析结果为:通过两个结构的IDA曲线求得的CMR都同时满足结构个体抗震倒塌安全性要求和群组抗震倒塌安全性要求，考虑谱形系数SSF的有利调整后，结构具有更大的抗震倒塌储备，说明文献[2]基于最大有效滞回耗能方法设计的K形偏心支撑钢框架能够满足近场地震倒塌富余度要求。根据结构易损性曲线，可知10层和15层两个结构在罕遇地震下的倒塌概率都为零，进一步说明文献[2]设计的结构在罕遇地震下有良好的抗倒塌性能。
　　本文倒塌分析结果证明了文献[2]的性态设计方法是可信的，同时也为结构抗震性态设计规范的编制提供了技术储备。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 基于性态抗震设计方法的研究现状

1．2．1 性态抗震设计理念

1．2．2 基于能量设计方法的研究现状

1．3 结构抗震倒塌概述

1．3．1 结构地震倒塌评估方法

1．3．2 地震倒塌判定准则研究现状

1．3．3 FEMA P695结构抗震倒塌性能评估体系

1．4 增量动力时程分析法

1．4．1 增量动力分析法概述

1．4．2 增量动力分析法的研究现状

1．5 结构易损性研究现状

1．5．1 易损性概述

1．5．2 易损性研究现状

1．6 本文主要研究内容

第二章 抗倒塌分析基本理论与方法

2．1 结构倒塌

2．2 结构安全储备

2．2．1 构件层次安全储备

2．2．2 结构体系层次安全储备

2．3 倒塌判定准则

2．3．1 变形(位移)准则

2．3．2 刚度退化准则

2．4 增量动力分析(IDA)法

2．4．1 地震波选取

2．4．2 地震动强度指标IM(Intensity Measure)

2．4．3 结构破坏指标DM(Damage Measure)

2．4．4 单一地震记录下的IDA方法

2．4．5 IDA曲线极限状态

2．4．6 多条地震记录的IDA方法

2．5 本章小结

第三章 结构倒塌富余度基本理论与方法

3．1 基于倒塌富余度的结构性能评估

3．1．1 结构倒塌储备系数CMR

3．1．2 倒塌富余度CMR的调整

3．1．3 不确定性对结构抗倒塌能力的影响

3．1．4 可接受倒塌富余度

3．1．5 结构倒塌评估标准

3．2 钢框架结构易损性分析

3．3 本章小结

第四章 结构算例设计

4．1 基于MECE谱的性态设计方法

4．2 设计信息及构件截面

4．3 弹塑性时程分析

4．3．1 本构关系

4．3．2 阻尼矩阵

4．3．3 单元选取

4．3．4 几何模型建立

4．4 本章小结

第五章 抗近场地震结构倒塌富余度

5．1 地震动峰值加速度

5．2 地震动谱加速度

5．3 结构损伤

5．4 K形偏心支撑钢框架IDA分析结果

5．4．1 10层结构单条IDA曲线

5．4．2 15层结构单条IDA曲线

5．4．3 多条IDA曲线的倒塌富余度分析

5．5 K形偏心支撑钢框架抗震倒塌富余度评估

5．5．1 结构倒塌富余度

5．5．2 结构倒塌富余度评估

5．6 结构易损性曲线

5．7 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 研究结果及结论

6．2 研究展望

参考文献

致谢

作者简历