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钢筋混凝土框架结构Pushover——能力谱法分析研究

作　者: 俞瑞芳
导　师: 张俊发；田洁
学　校: 西安理工大学
专　业: 结构工程
关键词: Push-over分析法能力谱法侧向荷载模式目标位移需求谱
分类号: TU375.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2003年
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内容摘要

近年来发生的一系列大震表明，对建筑结构进行大震作用下的弹塑性分析是十分必要的。虽然弹塑性时程分析法被认为是进行结构弹塑性动力分析最可靠的方法，但由于计算复杂、可操作性差等原因而未能被广泛用于实践。故此，一些国家的学者相继提出用Push-over分析法进行结构抗震能力的检验。Push-over分析方法从本质上说是一种静力计算方法，即在结构分析模型上施加用某种方式模拟的地震水平惯性力的侧向力，并逐级单调加大，构件如有开裂或屈服，修改其刚度，直到结构达到预定状态。Push-over分析可以获得Push-over曲线(底部剪力—顶点位移曲线)；大致预测结构在横向力作用下的行为；了解杆端塑性铰出现的先后顺序、塑性铰的分布和结构的薄弱环节等。本文在Push-over分析的理论框架下，具体实现了对钢筋混凝土框架结构的Push-over全过程分析，详细阐述了Push-over分析的计算步骤、整体及单元计算模型的选取、钢筋混凝土构件全过程分析等；提出了简单可行的侧向力分布方式；并对高振型的影响进行了探讨。笔者将Push-over分析结果与现行的《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)相结合，实现了基于抗震规范的不同阻尼比的弹性需求谱和不同延性比的弹塑性需求谱的建立；并对将Push-over分析结果与我国规范相结合进行结构抗震能力评估提出了新的方法和思路。本文运用笔者西安理工大学硕士学位论文以Fortran语言编写的程序结合实际算例进行Pus卜。ver分析，并检验此结构抗震能力，结果表明：（）笔者提出的与我国规范相结合的评估方法将有益于对抗震结构的全面评估，可初步给予实现；Q）笔者编写的Pushover分析通用程序能够反映结构在地震作用下的行为，判断结构的薄弱部位等；与笔者所编制的能形成基于规范的不同需求谱的程序相结合，能够实现对结构抗震性能的评估；（3）建议用两种以上的侧向力分布模式对结构进行Pushover分析，适应性加载方式由于考虑了结构动力特性的变化，因而更合理：笔者提出的适应性分布模式能简化结构的分析；对较规则的结构可以用固定加载模式代替适应性加载模式；（4）应将结构的Pushover曲线与结构的层间位移、楼层位移、塑性铰的分布等因素结合起来判断结构的抗震能力。

全文目录

1．绪论  8-22
  1．1 弹塑性分析的必要性和问题的提出  8-10
  1．2 结构抗震技术发展概述  10-19
  1．3 本文的研究内容  19-22
2．框架结构Push-over分析理论基础  22-44
  2．1 基本假定与结构简化  22-23
  2．2 Push-over分析计算模型  23-27
  2．3 截面屈服弯矩M_y和极限弯矩M_u的确定  27-33
  2．4 单元刚度矩阵和整体刚度矩阵的建立  33-38
  2．5 结构自振周期、振型计算  38-40
  2．6 侧向荷载分布模式  40-42
  2．7 计算Push-over曲线  42-44
3．结构抗震性能评估  44-63
  3．1 结构与构件的延性  44-46
  3．2 我国抗震规范有关结构抗震性能的规定  46
  3．3 Push-over分析法对结构抗震性能的评估  46-47
  3．4 本文建议的综合评估方法  47-63
4．程序设计及考核  63-71
  4．1 程序编制开发  63-66
  4．2 程序正确性考核  66-70
  4．3 Push-over分析方法对结构性能评估的准确性  70-71
5．框架结构Push-over分析研究  71-90
  5．1 算例设计  71-72
  5．2 杆单元截面弯矩—曲率（N-M-φ）曲线计算  72-74
  5．3 采用固定加载模式进行Push-over分析  74-80
  5．4 采用适应性加载模式进行Push-over分析  80-87
  5．5 几个问题的讨论  87-90
6．结论及展望  90-92
  6．1 本文的研究成果及主要结论  90-91
  6．2 展望  91-92
致谢  92-93
参考文献  93-99
附录  99

钢筋混凝土框架结构Pushover——能力谱法分析研究

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