基于能量平衡的MPA方法及其在高层混合结构中的应用

摘要

随着工程抗震设计理论和人们对地震认识的发展，基于性能的抗震设计思想成为目前最为先进的结构抗震设计思想。基于性能的抗震设计方法主要包括基于位移的抗震设计和基于能量的抗震设计两个方面，而基于性能的抗震设计核心是弹塑性分析。目前的研究主要集中在基于位移的抗震设计和动力弹塑性分析，而对于基于能量的抗震设计和静力弹塑性分析，特别是基于能量的静力弹塑性分析的研究较少。本文从能量平衡的角度出发，结合模态pushover分析（简称MPA）方法和我国规范反应谱，提出适用于我国规范的基于能量平衡的MPA方法，并研究了其在高层钢框架-钢筋混凝土核心简体混合结构中的适用性。本文完成的主要工作有:
　　(1)在模态pushover的基础上，结合能力谱法和能量平衡概念，提出适用于我国规范反应谱的基于能量平衡的MPA方法，详细阐述了能量系数及其求解公式，以及能量能力谱曲线和能量需求谱曲线的构建;将该方法应用到—12层的钢框架-钢筋混凝土核心筒体混合结构，并与传统pushover分析方法和一般动力时程分析方法对比验证该方法的适用性。
　　(2)提出了单向偏心结构基于能量平衡的MPA方法，并应用到一单向偏心的20层钢框架-钢筋混凝土核心简体混合结构，分别计算了考虑和不考虑扭转的结果，同时与传统pushover分析方法和一般动力时程分析法对比验证该方法的适用性。
　　(3)提出了双向地震作用下的结构基于能量平衡的3D-MPA方法，并应用到一双向偏心的20层钢框架-钢筋混凝土核心简体混合结构，通过与三维模态pushover分析方法和一般动力时程分析法对比验证该方法的适用性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．2 高层混合结构的研究现状

1．2．1 高层混合结构的试验研究

1．2．2 高层混合结构的计算研究

1．3 基于性能的抗震设计

1．3．1 抗震设防水准

1．3．2 建筑物的性能水准

1．3．3 结构性能目标

1．3．4 基于性能的抗震设计方法

1．4 结构在地震作用下的弹塑性分析

1．4．1 静力弹塑性分析

1．4．2 动力弹塑性分析

1．5 本文研究的主要内容

第2章 基于能量平衡的MPA分析方法

2．1 静力推覆分析方法

2．1．1 基本假定

2．1．2 水平侧力的加载模式

2．1．3 基本思路

2．2 模态推覆分析方法

2．2．1 模态pushover分析方法的基本原理

2．2．2 模态pushover方法的一般步骤

2．2．3 模态pushover方法的高阶折返现象

2．2．4 基于能量的位移指标求解

2．3 基于能量平衡的MPA方法

2．3．1 能量系数

2．3．2 基本思路

2．3．3 主要内容

2．3．4 模态组合规则

2．4 本章小结

第3章 基于能量平衡的MPA方法实例分析

3．1 软件简介

3．1．1 Perform-3D软件简介

3．1．2 NosaCAD软件介绍

3．2 计算实例

3．2．1 模型基本信息

3．2．2 求取目标性能点

3．2．3 对比分析

3．3 本章小结

第4章 单向偏心结构基于能量平衡的MPA方法

4．1 单向偏心结构运动方程

4．2 单向偏心结构基于能量平衡的MPA方法

4．3 计算实例

4．3．1 模型基本信息

4．3．2 求取目标性能点

4．3．3 对比分析

4．4 本章小结

第5章 基于能量平衡的3D-MPA方法

5．1 三维模态pushover方法

5．2 基于能量平衡的3D-MPA方法

5．2．1 能量能力谱曲线

5．2．2 能量需求谱曲线

5．3 计算实例

5．3．1 模型基本信息

5．3．2 求取目标性能点

5．3．3 对比分析

5．4 本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

攻读学位期间所发表的学术论文