基于性能的高层建筑结构抗震设计方法研究

摘要

根据国家抗震规范：结构的弹塑性变形计算可采用静力弹塑性分析方法予以简化，目前应用较多的是Pushover分析方法。但Pushover方法还存在一些亟待解决的问题。本文对Pushover分析方法进行了改进，并通过具体算例验证了改进方法的可行性和计算精度。
　　 本文主要工作有：简要叙述了基于性能的抗震设计方法及静力弹塑性方法在国内外的研究与应用现状，重点介绍了位移影响系数法及能力谱方法这两种Pushover分析方法。将解决动力优化问题的CA重分析方法用于自适应的水平加载模式，该方法的优点是不需要对结构重新分析，只需通过刚度的改变就可得出刚度改变后新的结构振型，能有效的解决自适应水平加载模式中计算量过大的弊端。通过分析，发现模态Pushover法（MPA）的假定对结构屈服后的刚度变化考虑不足，提出了两阶段的侧向力加载模式，并对结构目标位移的确定方法作了改进。针对MPA法需对各阶振型依次进行Pushover分析的弊端，提出采用振型分解反应谱法计算高阶振型结构动力响应的思路，使计算量有所减少。然后，应用所提出的改进模态Pushover方法和有限元分析软件SAP2000，对两幢钢筋混凝土框架结构进行了静力弹塑性分析，并与相应的动力时程分析结果进行了比较。计算结果表明，采用本文改进的模态Pushover方法对结构进行推覆分析，能够较准确地模拟结构的地震反应。最后，在此基础上提出了操作更为简便的三阶段加载模式，并进行了算例分析。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 基于性能的抗震理论的研究背景

1.3 基于性能抗震设计理论的研究内容

1.3.1 设防水准的确定

1.3.2 结构性能水准的划分

1.3.3 性能目标的选择

1.3.4 抗震设计方法

1.3.5 弹塑性分析方法

1.4 能力谱方法的研究概况

1.5 本文主要研究内容

第二章 Pushover分析方法的基本理论

2.1 引言

2.2 方法的基本概念

2.2.1 分析步骤

2.2.2 基本假定

2.2.3 公式推导

2.3 常见的侧向荷载分布模式

2.4 Pushover分析方法存在的问题

2.5 两种Pushover分析方法的介绍

2.5.1 等效位移系数法(NSP)

2.5.2 能力谱方法(CSM)

2.6 本章小结

第三章 自适应的水平加载模式研究

3.1 基本思路

3.2 CA重分析方法

3.3 算例分析

3.3.1 算例概述

3.3.2 地震波的选取

3.3.2 动力时程分析结果

3.3.3 两种加载模式的结果比较

3.4 本章小结

第四章 改进的能力谱方法

4.1 能力谱方法概述

4.1.1 能力谱曲线

4.1.2 响应谱

4.1.3 能力与需求

4.1.4 ATC-40能力谱方法

4.1.5 能力谱方法存在的问题

4.2 模态Pushover方法(MPA)

4.2.1 基本原理

4.2.2 实施步骤

4.3 改进的模态Pushover方法

4.3.1 计算步骤

4.3.2 目标位移的确定

4.4 本章小结

第五章 算例及其分析

5.1 算例概述

5.2 动力时程分析结果

5.3 两种方法的结果比较

5.3.1 层间位移与位移角

5.3.2 塑性铰分布

5.4 算例结果的进一步分析

5.5 本章小结

结论及展望

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢