屈服后强化型单自由度结构体系在地震下的抗倒塌能力研究

摘要

由于纤维增强复合材料等高强材料在工程中应用,一些结构表现出显著的屈服后强化特性,即结构在发生屈服后仍有较大的刚度,这类结构既不同于弹性也不同于理想弹塑性,因此有必要研究其受力性能,尤其是在地震作用下的响应.采用单自由度体系的弹塑性时程动力分析,通过与完全弹性与理想弹塑性结构的对比,研究了屈服后刚度对结构在地震下的抗倒塌能力的影响,并给出了相关的结构设计建议.结果表明,多数情况下,屈服后强化型结构的性能优于相同条件下弹性与理想弹塑性结构的线性组合,但在接近结构自身周期接近地震卓越周期时,可能存在屈服后强化型结构的性能低于相同条件下弹性与理想弹塑性结构的线性组合的情况,即"溢出"现象,但通常溢出量较小.通过对结构承载力-位移需求关系的分析,发现存在三种典型特征关系,其结果与已有研究一致.根据分析结果提出了屈服后强化结构三维位移反应谱,可以用于包含屈服后强化构件结构的设计与分析.