基于梯度功能的多重抗侧力结构抗震设计方法

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随着结构抗震研究的不断深入,兼顾结构安全与震后运营功能的抗震设计理念日益受到工程界的关注。于此同时,大量具有赘余构件或分灾元件的多重抗侧力结构体系也不断涌现,此类结构具有多道抗震防线,地震作用下结构抗震防线渐次损伤破坏,消耗地震能量,可有效降低结构的损伤,避免结构倒塌,因而在实际工程已经得到广泛的运用。如何引导多重抗侧力结构多道抗震防线在地震作用下的损伤次序和程度,建立适用于多重抗侧力结构的抗震设计方法为其工程实践提供理论指导是迫切需要解决的问题。本文从结构功能角度出发,根据多重抗侧力结构多道抗震防线在地震作用下渐次破坏,结构功能逐渐降低这一共性特点,提出了一种适用于多重抗侧力结构的梯度功能抗震设计方法。具体研究内容如下:(1)提出了多重抗侧力结构基于梯度功能的抗震设计理念并给出了具体的设计思路,进一步建立结构功能和构件损伤之间的量化关系,据此将结构的梯度功能设计目标转化为结构各构件的预期损伤目标,在此基础上将结构功能的梯度变化过程划分为使用良好、损伤可控和防止倒塌三个功能阶段。(2)以等价线性化方法为基础,建立多重抗侧力结构基于梯度功能的抗震设计方法。该方法根据结构在不同功能阶段的受力特性不同,三个功能阶段分别采用不同的方法进行设计计算,其中使用良好功能阶段采用弹性设计保证该阶段功能要求,而损伤可控和防止倒塌功能阶段则结合等价线性化方法定量计算结构各构件在不同功能目标下的内力需求,以保证结构梯度功能目标的实现。(3)采用所提设计方法对框架梯度剪力墙结构和防屈曲支撑框架结构进行抗震设计,并进行动力弹塑性时程分析。结果表明该方法可精准化引导框架梯度剪力墙结构和防屈曲支撑框架结构多道抗震防线在地震作用下的损伤次序和损伤程度,实现预期梯度功能设计目标,验证了本文方法的准确性及实用性。
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