性能抗震设计的建筑结构推覆分析方法研究

摘要

基于性能抗震设计理论将成为未来建筑抗震设计的主流，推覆分析和非线性时程分析是基于性能抗震设计的主要手段。本文在前人的理论基础上，通过静力非线性有限元方法对Pushover进行了较为深入的探讨，同时为了提高分析的精度，提出了一种考虑结构的二阶效应的杆件单元模型，并编制了相关的程序。论文的主要研究工作和成果如下： 1.对与本文研究工作相关的钢筋混凝土本构模型进行了总结和研究，详细分析了非线性弹性理论和弹塑性理论，推导了弹塑性本构方程，为分析高层钢筋混凝土结构提供了基础。 2.在对非线性梁单元的刚度研究中，为了更精确地考虑结构的二阶效应，在单元的几何方程中引入了几何非线性项，较为精确地考虑了结构几何非线性的影响。 3.在梁单元内部通过增加非线性剪切弹簧得到了墙单元模型，使得该单元能同时考虑弯曲、轴向和剪切变形。 4.为了搜索结构的软化段，本文采用了Newton-Raphson方法和弧长法联合应用的非线性方程组的求解技术。 5.编制了钢筋混凝土结构非线性有限元推覆分析程序，对本文编制的程序进行了计算验证和实例工程的计算。计算结果表明，本文提出的非线性分析方法是可靠和有效的。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1基于性能的抗震设计提出

1.1.1震害和反思

1.1.2基于结构性能抗震设计理论的提出

1.2基于结构性能抗震设计理论的研究内容

1.2.1结构的基本性能水准

1.2.2设计理论的基本内容

1.3结构抗震性能分析的研究方法

1.3.1弹塑性时程分析法

1.3.2静力弹塑性分析方法

1.4结构静力非线性有限元分析方法的研究

1.4.1单元模型

1.4.2 P-△效应

1.5本文的主要内容及安排

第二章钢筋混凝土本构模型的研究

2.1线性弹性模型

2.2非线性弹性模型

2.3弹塑性模型

2.3.1屈服面和内变量

2.3.2屈服面的发展规律

2.3.3 DRUCKER公设和ИАЪЮСИН公设

2.3.4塑性流动法则

2.3.5加卸载准则

2.3.6弹塑性本构方程

2.4本文所采用的钢筋混凝土本构关系

2.4.1混凝土本构关系

2.4.2钢筋应力—应变关系

第三章单元刚度矩阵的建立

3.1梁单元刚度矩阵

3.1.1梁单元位移形函数

3.1.2梁单元应变与位移之间的关系

3.1.3梁单元切线刚度矩阵

3.2墙单元刚度矩阵

3.2.1几何方程

3.2.2线性应变形函数

3.2.3增量非线性应变形函数

3.2.4墙单元切线刚度矩阵

3.2.5墙单元的剪力与剪切变形之间的关系

第四章结构推覆分析程序的实现

4.1概述

4.2刚臂约束

4.2.1结点位移的转换关系

4.2.2单元结点力的转换关系

4.2.3单元刚体矩阵的转换关系

4.3弹性楼板单元

4.4非线性方程组的求解

4.4.1增量修正Newton-Raphson方法在推覆程序中的应用

4.4.2在增量修正Newton-Raphson方法的基础上引入弧长法

第五章程序验证和算例分析

5.1算例一(单层平面框架)

5.2算例二(平面框架)

5.3算例三(六层对称框架结构)

5.4算例四(美—日合作研究的7层框架—剪力墙结构)

5.5算例五(十二层非对称框架结构)

5.6本章小结

第六章结语

6.1全文小结

6.2展望

参考文献

作者在攻读学位期间公开发表的论文

致 谢