建筑结构平面静力弹塑性反应分析方法的评估与改进

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近年来,基于性能设计(PBSD)的思想成为抗震设计发展的新方向,其宗旨即针对不同设计地震烈度,和某一明确范围的损失限制来定义性能目标,提供不同性能水准的房屋结构,以满足社会和业主对结构抗震性能多种需求。Pushover(静力弹塑性分析)方法,是实现基于性能设计的重要手段,因此开展对该方法的研究与改进,具有重要意义。 本文在前人的理论基础上,结合PBSD的基本概念,对Pushover进行了较为深入的探讨,同时为了提高分析的精度,提出了一种考虑实际配筋分布的杆件单元模型,并编制了相关的程序。 本文选取了五个建筑结构,通过不同的侧向荷载分布模式(三种固定模式,两种自适应模式),对其进行了Pushover分析,以变形和延性(包括顶点位移、层间位移角、结构塑性铰分布)作为性能评估的参数,对结构在设计地震作用下作抗震性能的分析。同时,对五个结构进行了弹塑性动力时程分析,并将其结果作为Pushover分析对比的可靠依据。分析表明,对于中高层的建筑结构,Pushover分析可以很好的预测地震作用下结构的反应情况。侧向荷载分布模式对结构性能评估的结果有明显的影响,一般情况下,均布的加载模式和倒三角形的加载模式可以得到结构Pushover曲线的上下限。如果其它条件相同,倒三角模式下结构屈服时的底部剪力往往较均布加载模式下的低。 最后,本文进一步完善了考虑高阶振型影响的振型分解的MPA(THE MODEL PUSHOVER ANALYSIS)方法,以便简单而又准确的对结构进行性能分析,因为MPA方法忽略了各振型之间的藕联性,因而有一定的近似性,但足以满足实际工程的精度要求。同时本文发展了以传统精确计算法为基础的Pushover分析方法,能够大大的简化结构地震反应分析,算例结果表明,作为一些规则结构性能的初步评估,该方法是可行的。
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