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被动耗能减震钢结构基于性能的抗震设计方法

作　者: 张晶
导　师: 高兑现
学　校: 西安理工大学
专　业: 结构工程
关键词: 性能设计被动耗能能力谱法性能水平性能目标
分类号: TU391
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

基于性能的抗震设计方法是二十一世纪抗震设计发展的主流,被动耗能减震结构通过设置和调整耗能减震装置可以方便的实现基于性能抗震设计方法多级多层次设防的抗震思想。因此,如何将基于性能的抗震设计方法应用到被动耗能减震结构中具有重要的现实意义。本文的主要工作如下:在总结国内外基于性能抗震设计方法研究成果的基础之上,建立了被动耗能减震钢结构基于性能抗震设计的基本思路。结合我国现行规范,对被动耗能减震钢结构的性能水平进行了划分,同时规定了各性能水平的层间位移角限值,并建立了三个等级的性能目标。建议业主根据建筑物的用途和重要性程度选择合适的性能目标进行抗震设防。采用考虑高阶振型影响的等效振型建立能力谱曲线和根据本文提出的钢结构等效阻尼比计算公式建立需求谱曲线,分别对传统能力谱法中能力谱和需求谱的建立进行了改进。结合改进后的能力谱法,将被动耗能减震钢结构基于性能的抗震设计方法具体化,并根据不同类型的阻尼器建立了被动耗能减震钢结构基于能力谱法的性能设计流程。用本文所提方法对一六层耗能减震钢结构进行了性能设计,并用非线性时程分析法进行了补充计算,验证了本文所提方法的可靠性,并得到了一些有益的结论。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
1 绪论  7-13
  1.1 引言  7
  1.2 结构被动控制的研究与应用概况  7-8
    1.2.1 基础隔震的研究与应用  7
    1.2.2 被动耗能减震研究与应用  7-8
  1.3 结构抗震设计理论的发展  8-11
    1.3.1 基于承载力的设计方法  8-9
    1.3.2 基于承载力和构造保证延性的设计方法  9
    1.3.3 基于损伤和能量的设计方法  9-10
    1.3.4 能力设计方法  10-11
    1.3.5 基于性能/位移的抗震设计方法  11
  1.4 本文的研究目的及内容  11-13
2 基于性能的抗震设计方法  13-26
  2.1 基于性能抗震设计的研究进展  13
  2.2 基于性能设计的主要内容  13-17
    2.2.1 确定地震风险水平  13-14
    2.2.2 划分结构性能水平  14-16
    2.2.3 确定结构性能目标  16-17
  2.3 基于性能设计的主要方法—静力弹塑性分析法  17-25
    2.3.1 静力弹塑性（Pushover）分析法  17-18
    2.3.2 能力谱法  18-22
    2.3.3 位移系数法  22-23
    2.3.4 Pushover 分析水平加载模式  23-25
  2.4 本章小结  25-26
3 被动耗能减震钢结构基于性能的抗震设计方法  26-37
  3.1 常见被动耗能阻尼器  26-32
    3.1.1 位移相关型阻尼器  26-29
    3.1.2 速度相关型阻尼器  29-32
  3.2 被动耗能减震结构的影响参数  32-33
  3.3 被动耗能减震钢结构基于性能的抗震设计理论  33-36
    3.3.1 地震风险水平  33-34
    3.3.2 被动耗能减震钢结构的性能水平  34-35
    3.3.3 被动耗能减震钢结构的性能目标  35-36
  3.4 本章小结  36-37
4 能力谱法的基本原理及其改进  37-45
  4.1 能力谱法的基本原理及其存在问题  37
  4.2 能力谱的建立及其改进  37-38
  4.3 弹性需求谱的建立及其改进  38-42
    4.3.1 等效阻尼比的计算  38-41
    4.3.2 建立弹性需求谱  41-42
  4.4 本文能力谱法的基本流程  42-44
  4.5 本章小结  44-45
5 被动耗能减震钢结构基于能力谱法的性能设计  45-54
  5.1 附加阻尼器结构等效阻尼比的计算  45-48
    5.1.1 安装线性粘滞阻尼器结构的等效阻尼比计算  45-47
    5.1.2 安装粘弹性阻尼器结构的等效阻尼比计算  47-48
  5.2 耗能减震钢结构的楼层剪力及阻尼器出力  48-50
  5.3 耗能减震钢结构基于能力谱法的性能设计流程  50-53
  5.4 本章小节  53-54
6 实例设计及计算  54-95
  6.1 有限元分析程序SAP2000N 介绍  54-56
  6.2 工程概况及初步设计  56-57
    6.2.1 工程概况  56
    6.2.2 初步设计  56-57
  6.3 初步设计结构性能评估  57-63
  6.4 初步设计结构时程分析  63-65
  6.5 安装线性粘滞阻尼器结构的性能评估  65-78
    6.5.1 中震下对安装粘滞阻尼器结构的性能评估  65-74
    6.5.2 大震下对安装粘滞阻尼器结构的性能评估  74-78
  6.6 安装粘弹性阻尼器结构的性能评估  78-94
    6.6.1 中震下安装粘弹性阻尼器结构的性能评估  79-86
    6.6.2 大震下安装粘弹性阻尼器结构的性能评估  86-94
  6.7 本章小节  94-95
7 结论与展望  95-97
  7.1 本文的成果及主要结论  95
  7.2 存在问题及展望  95-97
致谢  97-98
参考文献  98-101

被动耗能减震钢结构基于性能的抗震设计方法

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