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基于性能抗震设计中建筑结构弹塑性反应简化分析方法研究

作　者: 种迅
导　师: 叶献国
学　校: 合肥工业大学
专　业: 结构工程
关键词: 基于性能抗震设计弹塑性反应分析 Pushover分析方法循环往复加载方式结构损伤模型能力谱方法
分类号: TU311.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2002年
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内容摘要

结构的弹塑性反应分析方法是基于性能抗震设计中的一个重要环节。在已有的弹塑性反应分析方法中，时程分析方法被认为是最为精确的一种方法。然而，由于其复杂性以及地震波选择、恢复力模型、结构计算模型等方面的不足，使其在工程中的推广受到限制。因此，本文围绕一系列基于性能抗震设计中弹塑性反应简化分析方法进行了研究。论文的主要内容分为三个部分：首先对Pushover分析方法进行了详细的介绍，并以某大型火电厂纵向框架—剪力墙体系的试验模型为例，用Pushover分析方法对其进行了抗震性能评估，并与试验结果进行比较，从而说明这种简化分析方法以及采用的计算工具和计算模型的可靠性。由于对非对称结构进行Pushover分析时，从两个相反方向加载得到的分析结果有较大的差别，因此本文第二部分针对非对称结构Pushover分析的加载方式进行了研究和探讨。主要介绍了循环往复的加载方式，并在此基础上提出了用加载前及一次循环加载结束后结构等价基本自振周期的变化来计算结构的损伤指数。本文的第三部分着重介绍了三种改进的能力谱法：等价单自由度体系法和Chopra改进方法A、B，并利用这三种方法对同一住宅建筑实例的三种不同结构形式——矩形柱框架、异形柱框架和短肢剪力墙结构进行了地震反应分析。验证改进能力谱法可靠性的同时，也对三种结构体系抗震性能进行了分析比较。本论文的研究结果将为基于性能抗震设计提供一定的参考。

全文目录

第一章绪论  12-19
  1．1 基于性能的抗震设计（PBSD）  12-14
    1．1．1 PBSD提出的背景  12
    1．1．2 PBSD提出的目的、内容及意义  12-13
    1．1．3 PBSD的研究现状  13-14
  1．2 PBSD中结构弹塑性分析方法  14-17
    1．2．1 弹塑性时程分析方法  14-15
    1．2．2 简化分析方法  15-17
      1．2．2．1 Pushover分析方法  15
      1．2．2．2 N2方法  15
      1．2．2．3 能力谱方法  15-16
      1．2．2．4 系数法  16-17
  1．3 本论文内容要点及安排  17-19
第二章 Pushover分析方法概述和计算实例  19-35
  2．1 Pushover分析方法的原理  19
  2．2 Pushover分析方法的用途  19-20
  2．3 Pushover分析中的计算模型  20-22
    2．3．1 结构的计算模型  20
    2．3．2 杆件的计算模型  20-21
    2．3．3 恢复力特性模型  21-22
  2．4 Pushover分析中侧向力的分布形式  22-25
    2．4．1 几种常见的侧向力分布模式  22-24
    2．4．2 侧向力分布形式不同对Pushover分析结果的影响  24-25
  2．5 常见的分析软件  25
  2．6 Pushover分析方法的缺点  25
  2．7 计算实例  25-29
    2．7．1 计算模型的选取  26
    2．7．2 计算结果与试验结果比较  26-29
    2．7．3 结论  29
  2．8 本章小结  29-35
第三章循环往复加载方式与Pushover分析方法的研究  35-43
  3．1 前言  35
  3．2 循环往复加载方式  35-38
    3．2．1 正反两个方向加载的侧移分析结果对比  35
    3．2．2 循环往复加载方式  35-38
  3．3 基于循环加载Pushover分析的损伤模型  38-41
    3．3．1 常见的损伤变量及其计算方法  38-39
      3．3．1．1 从退化方面考虑  38-39
      3．3．1．2 从变形方面考虑  39
      3．3．1．3 从变形和能量方面综合考虑  39
    3．3．2 本文提出的损伤模型  39-41
      3．3．2．1 损伤模型的定义  39-40
      3．3．2．2 实例分析  40-41
  3．4 本章小结  41-43
第四章用改进能力谱法评价结构的抗震性能  43-65
  4．1 概述  43
  4．2 ATC-40中的能力谱方法  43-51
    4．2．1 基本原理  44-45
    4．2．2 等价单自由度体系  45-46
    4．2．3 等效线性体系  46-48
    4．2．4 ATC-40方法求解途径  48-51
      4．2．4．1 方法A的步骤  49
      4．2．4．2 方法B的步骤  49-50
      4．2．4．3 ATC-40方法的评价  50-51
  4．3 改进能力谱法  51-56
    4．3．1 改进能力谱法的原理及基本步骤  51
    4．3．2 用改进能力谱法评价结构抗震性能实例  51-56
      4．3．2．1 计算模型  51-53
      4．3．2．2 Pushover分析  53
      4．3．2．3 等效单自由度体系  53-54
      4．3．2．4 结构等效顶点位移  54
      4．3．2．5 抗震性能评估  54-56
  4．4 Chopra的改进能力谱方法  56-63
    4．4．1 弹塑性设计谱  56-58
    4．4．2 弹塑性需求谱  58
    4．4．3 改进方法A  58-60
      4．4．3．1 基本步骤  58-59
      4．4．3．2 实例分析  59-60
    4．4．4 改进方法B  60-62
      4．4．4．1 基本步骤  60-61
      4．4．4．2 实例分析  61-62
    4．4．5 数值方法  62-63
    4．4．6 三种方法计算结果比较  63
  4．5 本章小结  63-65
第五章结论与展望  65-67
  5．1 结论  65-66
  5．2 尚未解决的问题  66-67
参考文献  67-70

基于性能抗震设计中建筑结构弹塑性反应简化分析方法研究

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