张倩[1]2008年在《钢框架结构基于性能的抗震设计方法研究》文中研究表明基于性能/位移的抗震设计是二十一世纪抗震设计发展的主流,它的设计思想是保证不同水准地震作用下,建筑结构的功能能够满足业主、使用者和社会的不同需求。而传统的抗震设计思想是以保障生命安全为主要设防目标的,无法实现建筑结构的多性能目标。因此,研究钢框架结构基于性能/位移的抗震设计方法,具有重要的理论意义和工程应用价值。本文的主要研究工作如下:(1)总结了国内外基于性能的抗震设计理论与方法的研究和应用现状,介绍了Pushover分析方法、能力谱方法、位移影响系数法和N2方法等几种有代表性的分析方法,着重讨论了Pushover分析方法和能力谱法的用途及目前所遇到的问题,同时还简述了国内外有关钢框架的抗震设计方法。(2)探讨了钢框架结构叁种基于性能/位移的抗震设计方法,即控制延性的方法、直接位移设计法、能力谱方法,并对其进行了比较。研究了该方法中目标性能、等效线性体系的确定等问题,同时还探讨了改进塑性铰法对各种非线性问题的处理方法,并结合研究现状,分析了存在的问题。(3)提出了钢框架结构直接基于位移的抗震设计方法,建立了钢框架结构最大位移模式与最大层间侧移比之间的相关关系式,提出了钢框架结构直接基于最大位移模式的抗震设计步骤,包括钢框架位移模式的确定、等效单自由度体系的建立以及目标位移的确定等。采用文中所提出的钢框架结构的最大位移模式,对一幢五层钢框架结构进行了基于位移的抗震设计。(4)介绍了钢框架结构基于能力谱的抗震设计方法,给出了能力谱法的实施过程,包括能力谱曲线的建立、需求谱曲线的建立、性能点的确定以及对结构抗震性能的评估等内容。并采用能力谱方法对同一幢五层钢框架结构进行了抗震性能评估。研究结果表明,钢框架结构基于位移的抗震设计方法简单实用,便于操作,不仅能对结构在不同性能水平下进行设计,而且能对结构在不同烈度地震作用下的性能进行控
王朝波[2]2007年在《既有多高层钢框架抗震鉴定指标体系及分析方法研究》文中指出随着经济建设的快速发展,现有的抗震鉴定规范已经远远不能满足工程的需要,且现有抗震鉴定规范中基本没有涉及既有钢结构建筑的抗震鉴定。因此,目前对钢结构的抗震评定属于空白,难以在工程中起到指导作用。本文针对既有多高层钢结构的抗震鉴定分析方法及其评定指标体系进行了深入的研究。本文首先分别从制定背景、可靠度水平、鉴定层次、评级方法、鉴定对象以及鉴定方法等方面对现行鉴定规范进行了对比分析。目前不论是常规检测鉴定规范,还是抗震鉴定规范,都远远落后于结构设计理论及规范的发展现状,且现行鉴定规范在系统上还未统一,不同规范的编制背景及基础相差很大,编制目标不尽一致,内容互有重复甚至矛盾。根据我国鉴定规范的现状,本文提出了按照现行设计规范体系的构架建立鉴定规范体系,依此对现行鉴定规范进行全面修订,并对定性的二级鉴定方法采用更为精细的性能抗震分析方法进行改进的策略方法。进行了抗震鉴定中结构性能水准的研究,根据我国抗震设计规范以及鉴定工作的特点,本文对多高层钢结构提出了六个抗震性能水准的分级标准,并将上述性能水准分为两个层次:基本性能水准和一般性能水准。通过对所提出的钢结构抗震性能评定水准进行划分,最终形成两层次多水准的综合评定体系,并研究了不同因素对结构变形的影响,初步给出了结构不同破坏状态对应的层间位移限值。关于多高层钢框架防止倒塌的弹塑性层间位移限值,我国开展的研究较少,多是沿袭或参考国外规范的相关规定。本文通过对现有限值的成因、多种震害数据以及国内外最新研究成果等综合比较分析,说明我国现行的多高层钢结构极限变形限值指标依据不足。本文采用增量动力分析(IDA)方法进行了多高层钢框架抗倒塌能力的研究。首先对IDA曲线IM-DM格式的具体参数进行了深入研究,指出传统分析中采用S_a(T_1,5%)形式的IM参数不尽合理,并对其进行了改进;对多高层钢结构弹塑性层问位移角限值进行研究,结果表明用结构上的地震作用变化能够更直接地反映结构自身抗力的变化,因此,本文提出采用V_(bmax)-θ_(max)格式曲线表现和显示结构层问位移角变化,并由此确定防止结构倒塌的层间位移角限值。本文构造了两个典型的钢框架结构(五层、十五层),对弹塑性层问位移角限值应用动力增量法进行了数值研究,结果表明采用V_(bmax)-θ_(max)格式来描述IDA曲线是合适的且意义明确。用本文的改进IDA方法对多高层钢框架结构的弹塑性层间位移角限值进行数值研究,得到不同高度钢框架结构抗倒塌能力的一些规律,提出了钢框架结构弹塑性层间位移角限值的合理建议值。对多高层钢结构中性能鉴定分析方法进行了研究。基于性能的结构评价就是既要考虑到结构的共性要求,又要根据不同的个性要求对结构在预计强度地震下的性能进行综合评定。静力推覆分析方法相比较其他分析方法而言,是目前最为实用的基于性能的结构抗震性能评定分析方法。本文基于传统的静力推覆分析方法,提出了多高层钢框架抗震评定分析方法,在考虑多阶振型方面,基于振型参与质量系数对所需考虑的振型数量进行了定量限制;通过单自由度体系外力做功等于多自由度外力做功的原则,将多自由度能力曲线转化为单自由度能力曲线,这一等效转化过程尤其使得高阶模态对应的能力曲线更加合理;给出了目标位移数值求解的建议方法,使得这种分析方法在工程上更为简单易用。最后以一个八层钢框架结构在中震及大震下的性能评定为例,给出钢框架在不同强度地震下抗震性能变化及抗震鉴定评价的完整过程,同时证明了所建议方法的优点。
王丰[3]2007年在《基于性能的结构多维抗震设计方法研究》文中研究说明理论研究与震害经验表明，扭转反应会加速偏心结构在地震作用下的破坏，在某些情况下甚至成为导致建筑物破坏的主要因素，平扭耦联是空间问题，不应简化为平面问题处理。目前，结构的抗震设计思想也由传统的基于力的强度设计方法发展到基于性能的延性抗震设计方法，但研究成果大都以单向地震输入的平面分析为前提，所以研究多维偏心结构在多维地震作用下的基于性能的抗震设计理论和方法具有重要现实意义。本文以基于性能的结构多维抗震设计思路为基础，着重完成以下几个方面的研究工作：(1)提出了直接基于损伤性能目标的抗震设计方法。由于以往对累积耗能与最大位移关系的研究针对于单自由度系统，而不一定适用于层间反应，于是基于累积耗能参数推导了地震下层间最大位移与层间累积耗能的关系方程，并以Park双参数损伤准则为基础建立了结构层间损伤计算公式，将结构最薄弱楼层的预期损伤性能目标作为设计起点进行抗震设计，反推结构的刚度和强度。为满足小震下的使用要求，将小震不坏的承载力控制引入设计程序，并与中震、大震下的损伤控制有机结合起来，从而实现了多性能水准的设计思想。最后通过算例，证明了该方法具有一定的准确性。(2)由于结构的总滞回耗能是反映结构整体累积损伤的重要参量，为此通过能量方程推导了结构与其等效单自由度系统的滞回耗能和变形能关系公式。建议了通过结构等效单自由度系统来估计地震下结构累积滞回耗能的方法。通过对结构剪切刚度分布和屈服剪力系数分布的均匀和不均匀的多个算例进行分析和比较，证明了该方法在一定范围内能够较为准确地估计地震下结构的滞回耗能。(3)针对传统抗震设计中完全依赖于概念设计来设计构件截面尺寸的不合理性，提出了刚度设计思想。将传统的“两阶段抗震设计”发展为“叁阶段抗震设计”，即刚度设计阶段、强度设计阶段、变形验算及调整加固阶段，其中后两阶段与传统方法相似。对经典的R-μ设计谱进行分析，给出了长周期弹塑性位移谱的简化公式，并在此基础上提出了基于位移的刚度设计方法。定义了刚度调整系数，通过刚度调整系数可以一次性地调整好结构的构件尺寸，使结构能够满足预期的目标要求，从而避免了反复迭代的设计过程。针对三阶段设计中的刚度设计，首先给出了对称结构的刚度设计方法，并通过算例进行验证；而对于平面不对称结构的刚度设计，提出了基于pushover方法的平面刚度分布调整程序，通过该程序来调整不对称结构的刚度分布，尽可能的使刚心与质心重合，然后按对称结构进行刚度设计。而对于很难实现质心与刚心近似重合的结构，提出了偏心结构直接基于位移的刚度设计方法。最后，在以上研究成果的基础上给出了多维结构的叁阶段抗震设计流程。(4)建立了双向地震作用下单质点双自由度系统的等延性强度折减系数反应谱。通过硬土、中硬(软)土、软土场地的178条地震记录作为地震输入，采用了不同以往的建立强度折减系数设计谱的方法，建立了统计平均的等延性强度折减系数设计谱。分析了场地类别、延性系数、两水平主轴方向周期比对强度折减系数谱的影响。并根据统计结果，给出了便于工程应用的等延性强度折减系数简化设计谱公式。通过比较分析可知，该简化公式比较准确，且能够较合理的反应各参量对强度折减系数设计谱的影响规律。(5)提出了考虑双向地震作用的多维结构振型pushover分析方法。采用弹性振型分解的思路，将非线性多维结构反应近似为结构多振型弹塑性反应的迭加，进而将多维结构按振型等效为多个等效方程。将每一等效方程转化为以双向实际地震记录的组合为地震输入的等效单自由度系统，并通过弹塑性R-μ关系谱的统计分析，得出其与实际地震记录输入的单自由度系统具有近似的弹塑性反应特性。在此基础上给出了考虑双向地震作用的多维结构振型pushover分析程序，并阐述了该方法与传统pushover分析方法的区别，最后通过算例将该方法结果与时程分析方法结果进行比较，证明了该方法具有一定的准确性。(6)在本文的双向地震下等延性强度折减系数设计谱和考虑双向地震作用的振型pushover分析的研究基础上提出了多维能力谱方法。提出了多维结构振型组合的分析思路。由考虑双向地震作用的多维结构振型pushover分析程序获得基于各振型的能力谱曲线；由双向地震下等延性强度折减系数设计谱和规范设计谱建立等延性弹塑性需求设计谱曲线；将能力谱曲线与需求谱曲线组合并通过一定算法即可获得双向地震下多维结构的目标位移。最后通过算例进行比较分析，说明了该方法能够比较准确地估计多维结构在双向地震下的反应需求。
玉军[4]2007年在《钢筋混凝土高层建筑结构抗震弹塑性分析方法的研究及其应用》文中认为在遭遇罕遇地震时,为了确保建筑物“大震不倒”,必须正确地了解并把握结构在地震中的破坏状况,追踪结构在地震时结构反应的全过程,了解结构的薄弱楼层和构件。结构的弹塑性反应分析方法是基于性能抗震设计中的一个重要环节。在已有的弹塑性反应分析方法中,静力弹塑性分析(Pushover)方法和以时程分析方法为基础的增量动力分析(IDA)方法认为是常用的性能分析方法,是实现基于性能抗震设计的主要分析途径。本文围绕这两种方法进行了研究:本文阐述了静力弹塑性分析方法的基本理论和实现步骤。对Pushover方法中的侧向荷载分布模式进行讨论。侧向荷载分布模式的选取是Pushover分析中的一个关键问题。理论上适应性侧向荷载分布模式考虑了结构的瞬时动力特性,比固定的侧向荷载分布形式更加合理。本文重点阐述了基于位移的适应性侧向荷载分布模式的Pushover分析。以时程分析结果为参考,进行基于位移的适应性侧向荷载分布模式的Pushover分析,与常用的倒叁角形分布和矩形分布模式的Pushover分析结果作比较。本文阐述了增量动力分析方法的基本原理、参数选择和实现步骤。详细介绍了单一IDA曲线的计算原理和多条IDA曲线的统计过程。对单向和双向水平地震输入下的IDA方法进行分析。本文介绍了地震概率需求分析和易损性分析的基本理论,并应用增量动力分析结果进行地震概率需求分析,对结构性能状态进行估计。
秦雷[5]2003年在《钢筋混凝土异形柱结构弹塑性动力分析与基于性能的抗震设计研究》文中指出钢筋混凝土异形柱框架结构以其没有柱棱、增加有效使用面积、轻型节能、符合墙体改革方向，近年来得到广泛的应用。对异形柱结构的试验研究已相当多，而对其弹塑性性能，尤其对其在大震作用下的抗震性能的理论研究尚显不足。本文取合肥地区某一典型住宅建筑平面，分别设计成矩形柱、异形柱和短肢剪力墙结构，利用CANNY程序进行了结构在7度和8度设防情况下的叁维弹塑性时程分析，并根据结构在8度设防时已不能满足抗震要求的情况，考虑了在异形柱结构基础上添加支撑的异形柱框架-支撑结构体系，进而研究了不同支撑设置方案下结构的抗震性能。 在基于性能的抗震设计中，结构地震反应的定量参数或指标可通过基于变形或基于能量的具体计算方法来实现。变形或能量的计算必须以结构的弹塑性性能分析为基础。文中对钢筋混凝土结构弹塑性时程分析中涉及到的杆件单元模型选择、恢复力模型确定等问题作了系统概述，依据叁维弹塑性时程分析的结果，综合比较了各种结构的抗震性能，可供类似结构设计时作参考。 时程分析工作量大，费时，对计算机性能要求较高，对分析结果的评估需要较高的理论知识，不便于推广应用，设计人员需要一种简单实用的简化分析方法。本文采用一种改进的能力谱方法对异形柱和异形柱框-撑结构进行了分析，并与时程分析结果进行了比较。结果表明，该方法与时程分析的分析结果相差不大，可用于近似评估结构的抗震性能，是一种简单实用的方法。
曹秀娟[6]2008年在《高层建筑结构弹塑性分析方法的研究及应用》文中提出上世纪90年代在一些发达国家发生的地震,虽然人员伤亡很少,但是造成的经济损失却十分巨大,使研究人员意识到结构在地震作用下单纯的保证生命安全,已不是一种完善的抗震设计思想。在这样的背景下,美、日学者提出了基于性能的结构抗震设计思想,基于性能的结构抗震设计的基本思想就是使所设计的工程结构在使用期间满足各种预定的性能目标要求。基于性能的结构抗震设计中,有两种实用的弹塑性分析方法,即:静力弹塑性pushover分析方法和增量动力弹塑性(Incremental Dynamic Analysis,简称IDA)分析法。静力弹塑性pushover分析法在国内外研究较多,而增量动力弹塑性IDA分析法则是近些年来国内逐渐引起重视的一种分析方法。本文重点介绍增量动力弹塑性分析法,所完成的主要内容及成果如下:本文阐述了静力弹塑性分析方法的基本理论和实现步骤,讨论了不同的侧向加载模式以及目标位移的确定。并分别对两个不同层数的框架结构进行了静力弹塑性分析。基于性能抗震评估的目标之一就是计算出地震需求超越结构的极限状态或能力的年平均超越概率,而此目标即可通过增量动力弹塑性分析法计算结果求出。本文详细阐述了增量动力弹塑性分析方法的基本原理、参数选择和曲线统计方法,极限状态的定义以及其年平均超越概率的计算方法,通过对一25层框筒结构进行增量动力弹塑性分析,具体实施了增量动力弹塑性分析法的计算步骤,并求出结构各个极限状态的界限值。本文阐述了地震易损性分析的基本原理,介绍了地震易损性的计算步骤,讨论了具体计算过程中的积分和曲线拟和问题,并将增量动力弹塑性分析法运用于地震易损性分析求出各极限状态的界限值,将其计算结果与地震灾害曲线结合,求出各极限状态的年平均超越概率,从而对结构大震作用下的抗震性能作出了评估。IDA分析是很耗费资源的,本文介绍了一种可以有效而快速的得出结构IDA曲线的软件SPO2IDA,如果已经得出了结构的静力弹塑性分析曲线,通过一系列的转化及参数输入,就可以得到具有统计意义的IDA曲线,对结构的地震需求和抗震能力做出评估,本文通过两栋框架结构具体示范了曲线的转化过程。
王艳[7]2011年在《基于强度折减系数谱的桥梁弹塑性地震反应简化分析方法》文中认为在当前桥梁结构基于性能的抗震设计理论研究中,研究适用于桥梁结构的简单而又相对精确的弹塑性地震反应分析方法是一项重要课题。本文基于强度折减系数谱及推倒分析方法,提出了一种适用于规则和非规则桥梁的简化弹塑性地震反应分析方法。本文主要完成了以下工作：1.比较分析了其他学者提出的强度折减系数谱,讨论了自振周期、阻尼比、场地条件等因素对强度折减系数的影响规律。2.提出直接利用弹性反应谱分析和强度折减系数谱计算规则桥梁最大弹塑性地震反应的简化方法。将规则桥梁等效为SDOF系统,其恢复力关系通过桥墩塑性铰截面的弯矩—曲率分析确定,并考虑了桥墩基础弹性变形的影响。运用给出的简化方法和非线性时程分析,对一座可以简化为单自由度体系的等跨连续梁桥在罕遇地震下墩顶最大地震位移进行计算,验证了本文方法的有效性。3.提出应用推倒分析和强度折减系数谱确定非规则桥梁最大弹塑性地震反应的简化方法。通过推倒分析法将非规则桥梁等效为SDOF系统,然后弹性反应谱分析和强度折减系数谱计算等效SDOF系统的弹塑性地震需求。运用给出的简化方法和非线性时程分析,对一座不能简化为单自由度体系的铁路连续梁桥在罕遇地震下地震需求进行计算,验证了本文方法的有效性。
种迅[8]2002年在《基于性能抗震设计中建筑结构弹塑性反应简化分析方法研究》文中研究指明结构的弹塑性反应分析方法是基于性能抗震设计中的一个重要环节。在已有的弹塑性反应分析方法中，时程分析方法被认为是最为精确的一种方法。然而，由于其复杂性以及地震波选择、恢复力模型、结构计算模型等方面的不足，使其在工程中的推广受到限制。因此，本文围绕一系列基于性能抗震设计中弹塑性反应简化分析方法进行了研究。论文的主要内容分为叁个部分：首先对Pushover分析方法进行了详细的介绍，并以某大型火电厂纵向框架—剪力墙体系的试验模型为例，用Pushover分析方法对其进行了抗震性能评估，并与试验结果进行比较，从而说明这种简化分析方法以及采用的计算工具和计算模型的可靠性。由于对非对称结构进行Pushover分析时，从两个相反方向加载得到的分析结果有较大的差别，因此本文第二部分针对非对称结构Pushover分析的加载方式进行了研究和探讨。主要介绍了循环往复的加载方式，并在此基础上提出了用加载前及一次循环加载结束后结构等价基本自振周期的变化来计算结构的损伤指数。本文的第叁部分着重介绍了叁种改进的能力谱法：等价单自由度体系法和Chopra改进方法A、B，并利用这叁种方法对同一住宅建筑实例的叁种不同结构形式——矩形柱框架、异形柱框架和短肢剪力墙结构进行了地震反应分析。验证改进能力谱法可靠性的同时，也对叁种结构体系抗震性能进行了分析比较。本论文的研究结果将为基于性能抗震设计提供一定的参考。
胡彦飞[9]2014年在《多层混凝土框架结构基于性能的抗震设计方法研究》文中提出本文阐述了结构抗震分析方法和设计方法的演变过程，介绍了基于性能的结构抗震设计的研究现状及主要内容。针对多层RC框架结构设定了叁级性能目标，在统计国内大量的RC梁、柱构件试验数据的基础上，选择层间变形作为结构性能指标，并对性能目标进行了量化。本文着重讨论和分析了基于位移的抗震设计方法，指出变形控制设计方法是实现性能设计的有效途径和重要手段，而后采用此法对一RC框架结构进行了抗震设计，通过性能目标与层间变形的相关关系，可以方便地对不同设防水平、不同性能目标下的结构进行地震作用计算和构件配筋设计,并能控制结构在不同设防水平下的变形性能以及岀铰的顺序和位置等。为了验证变形控制设计方法的有效性和合理性，本文在详细阐述推覆分析和能力谱法原理及步骤的基础上，借助SAP2000软件平台，采用此法对所设计的结构进行了抗震性能评估，并同弹塑性时程分析结果进行了对比分析。评估结果表明，采用位移作为设计指标能够有效控制结构在地震下的抗震性能，便于RC框架结构实现基于性能的抗震设计，而且采用能力谱法及其改进形式作为性能评估手段是精度合理且简便可行的，值得在实践中推广应用。
杨晓持[10]2007年在《Pushover分析方法的进一步研究及在基础隔震结构中的应用》文中认为在基于性能的抗震设计中结构的弹塑性反应分析是一个重要环节。为了代替烦琐的动力弹塑性反应分析方法，方便有效的评估结构的抗震性能，不少学者对静力弹塑性反应分析方法(Pushover分析方法)进行了大量研究。本文在现有的研究基础上对Pushover分析方法做了进一步的研究。论文的主要内容分为以下几个部分：首先对以前的Pushover分析方法的研究成果做了详细介绍，针对Pushover分析方法对高阶振型影响比较大时不再适用的情况，提出采用模态Pushover分析方法，通过振型组合的方法来考虑高阶振型的影响，并通过一个工程实例来说明模态Pushover分析方法及采用的计算工具和计算模型的可靠性。为了研究Pushover分析方法能否应用于基础隔震结构中，本文第二部分对隔震支座的简化做了详细的介绍。在第二部分的基础上，第叁部分首先详细介绍了叁种改进的能力谱法：等价单自由度体系法和Chopra改进方法A、B。利用等价单自由度体系法中对结构进行简化的思想，把原基础隔震结构简化为一个双自由度体系进行分析，最后通过一个工程实例证明了改进的能力谱法在基础隔震结构中应用的有效性和实用性。本论文的研究结果将为基于性能抗震设计提供一定的参考。
参考文献：
[1]. 钢框架结构基于性能的抗震设计方法研究[D]. 张倩. 西安建筑科技大学. 2008
[2]. 既有多高层钢框架抗震鉴定指标体系及分析方法研究[D]. 王朝波. 同济大学. 2007
[3]. 基于性能的结构多维抗震设计方法研究[D]. 王丰. 大连理工大学. 2007
[4]. 钢筋混凝土高层建筑结构抗震弹塑性分析方法的研究及其应用[D]. 玉军. 湖南大学. 2007
[5]. 钢筋混凝土异形柱结构弹塑性动力分析与基于性能的抗震设计研究[D]. 秦雷. 合肥工业大学. 2003
[6]. 高层建筑结构弹塑性分析方法的研究及应用[D]. 曹秀娟. 湖南大学. 2008
[7]. 基于强度折减系数谱的桥梁弹塑性地震反应简化分析方法[D]. 王艳. 北京交通大学. 2011
[8]. 基于性能抗震设计中建筑结构弹塑性反应简化分析方法研究[D]. 种迅. 合肥工业大学. 2002
[9]. 多层混凝土框架结构基于性能的抗震设计方法研究[D]. 胡彦飞. 长安大学. 2014
[10]. Pushover分析方法的进一步研究及在基础隔震结构中的应用[D]. 杨晓持. 合肥工业大学. 2007
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