中欧风荷载、地震作用、荷载效应组合的对比研究及欧洲规范版SATWE软件开发

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本论文比较研究的主要对象是:我国GB 50009-2001建筑结构荷载规范、GB 50011-2001建筑抗震设计规范和欧洲EN1990、EN1991-1-4和EN1998-1规范。论文的目标是依托现有的软件平台,开发编制欧洲规范风荷载和地震作用的计算分析模块,为SATWE软件推出面向欧洲用户的欧洲规范版本作前期准备工作。作者深入了解和研究欧洲规范中的相关内容和计算流程,并对中欧规范中使用的参数建立对应关系,然后对工程算例数值结果进行比较分析。本文的主要工作和成绩有:1)风荷载方面,主要对地面粗糙度划分、基本风速(风压)、结构形状系数和考虑顺风向风振的动力影响进行了比较,绘制了按粗糙度划分的中欧规范风剖面比较图等曲线,得到了中欧规范风荷载沿高度分布的规律趋势。在模型简化中,欧洲规范使用基准高度的动力特性代表了整个建筑结构沿高度分布的性质,但在结构形状系数方面欧洲规范的划分和计算方法则更加详细。2)地震作用方面,本文在结构规则性要求、重要性分类、设防目标、场地类别、地震区划、反应谱和地震计算等方面做了对比分析,并绘制了对应场地上中欧抗震设计规范反应谱比较的曲线。中欧规范都主要是以反应谱理论为基础的,其中欧洲规范是在基准地震水准上进行结构抗震设计,并用性能系数按照结构不同的延性性能进行折减。中国规范中引入了“频遇地震”概念,按小震设计承载力,增加抗震措施以满足基本的抗震设防目标。经过计算分析可以初步判断当性能系数取为3的时候,中欧规范计算得到的地震作用水平是基本相当的。3)对中欧规范的荷载标准值取值,组合值、频遇值和准永久值系数,分项系数取值以及组合表达式进行了对比分析。欧洲规范中分项系数考虑计算模型不确定性的方法可以借鉴。中欧规范中荷载效应组合的方法都是在相同的可靠度理论基础上发展而来的,并主要是在长期的经验中总结修正得到组合系数值。除有地震参与的组合中欧规范的规定差别比较大以外,其余各项组合表达式基本-致。4)对实际工程算例进行计算分析,绘制了风荷载和地震作用计算结果比较曲线。其中中欧规范风荷载计算结果相差较大。而地震作用方面,在建筑物的底部和顶部两规范计算结果接近,在建筑物中间部分欧洲规范计算结果较大。
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