混凝土框架结构基于性能的抗震分析方法研究

来源 :西安科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hlp2009
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近年来的震害表明,基于强度的设计方法虽然减少了地震中的人员伤亡,但建筑物破坏所造成的巨额损失严重超出了人们所能接受的程度。在这一背景下,90年代初美国学者提出了基于性能的抗震分析方法,该方法已成为21世纪各国抗震设计规范修订的主流方向。基于性能设计方法的实现是借助Pushover分析,按某种特定的模式对结构逐级施加侧向荷载,所得弹塑性反应曲线与相应的地震需求谱叠加,以此为依据对结构进行评价和设计。目前,我国对钢筋混凝土框架结构基于性能的抗震分析方法研究相对较少,很多方面仍有待改进,侧向力分布模式和高阶振型对结构性能的影响是重要环节之一,围绕这一问题,本文展开以下几项工作:系统的阐述了基于性能抗震设计的应用背景、发展历程和研究概况。详细论述了基于性能抗震分析方法的主要实现手段静力非线性Pushover分析的主要功能和基本原理。总结了Pushover分析当中常用的几种侧向力模式及其存在的问题;选取层数为8、10、12、15的钢筋混凝土框架为计算模型,按倒三角、均匀和多振型楼层惯性力组合分布对其进行Pushover分析,得到模型的能力谱、层间位移谱和塑性铰发展情况,并以此为基础分析了不同侧向力模式对结构非线性静力反应的影响。针对传统能力谱法以基本振型为振动控制向量的缺陷,研究了高阶振型对结构动力反应的影响,详细推导了考虑高阶振型影响的结构动力方程;对8、10、12、15层钢筋混凝土框架进行了模态能力谱分析(Modal Pushover Analysis,简称MPA法)和时程分析,所得层间位移角曲线与倒三角、多振型楼层惯性力组合以及基本振型加载下的结果对比显示,高阶振型对高层结构的动力反应影响明显,采用模态能力谱法能有效提高结构性能评价的精度。本文从侧向力分布形式和模态能力谱法两方面对结构的抗震性能进行了分析,所得结论对钢筋混凝土框架结构基于性能的抗震分析具有一定的参考价值,为进一步研究奠定了良好的基础。
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