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作为未来抗震设计的发展趋势,基于位移的抗震设计方法引起了各国研究者的普遍关注。但是,目前的基于位移的抗震设计方法多强调控制结构的整体变形(如顶点侧移或层间侧移),并以此为基本指标用于结构抗震设计。如何保证构件在各水准地震下的局部变形同样处于设计期望的水平,目前尚未认真研究。
本文针对一严格按照我国规范设计的设防烈度为八度(抗震等级为二级)的多层民用建筑钢筋混凝土框架,从基于位移的抗震设计理念出发,以国外新近开发的结构非线性分析工具OpenSees为平台,利用统计和概率分析手段,重点研究了以下几个方面的内容:
第一,通过分析结构在大样本罕遇烈度地震作用下各反应量特别是局部反应量的统计特征,得到了各反应量的具体概率分布形式、代表性的数字特征以及其他一些反应规律,并以此统计特征和规律作为后续分析的评价指标和依据;
第二,评价我国抗震分析时所采用的“3+1”选波方法(即选用三条天然地震波和一条拟合目标谱的人工地震波)对控制构件局部变形能力方面的合理程度。主要结论为:当我们在工程设计中,采用“3+1”结果均值来估计结构及构件变形时,其结果基本上都位于对应反应量总体概率密度(由大样本的反应结果拟合得到)较大的区域,反映了结构、构件较可能发生的变形。但对于部分反应量特别是构件的局部反应,“3+1”结果的均值很可能略微小于大样本结果的均值;
第三,对基于位移的设计方法中的部分内容,如Pushover分析时的侧向力分布形式、目标位移的选择等从局部反应角度进行评价。主要结论为:当侧向力分布形式选择瞬时振型组合模式(本文模式C),目标位移取时程分析所得最大顶点位移的均值+标准差时,得到的结构及构件的变形最接近大样本时程分析得到的结果和统计规律。