二道防线耗能结构等效能量法设计研究

摘要

在屈曲装置和主体结构组成的二道防线结构抗震设计中,为满足承载力和刚度要求而在弹性变形条件下进行多次迭代的设计方法可能难以定量分析结构的塑性抗震性能。因此用塑性分析方法直接考虑结构构件和屈曲装置的非线性响应,采用考虑塑性变形的能量平衡概念进行设计分析,推导出不同地震强度水平下实现不同抗震性能目标的设计理论公式。最后,结合工程实例详细说明了等效能量法的设计过程,并与常规设计结构的地震易损性进行了比较,主要得出如下结论:将设有屈曲装置的二道防线耗能结构体系破坏过程简化为三线形的力-位移关系,推导出不同地震强度下的变形能方程,可以定量地进行不同抗震性能的需求设计;工程实例应用表明,在相同地震强度下,基于等效能量法设计的二道防线能耗结构具有较低的倒塌概率。在罕遇地震下,倒塌概率由7.9%降到0.7%,相对于框架结构降低了91%;倒塌储备系数CMR由1.72提高到2.80,比框架结构提高了63%。