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基于位移的结构弹塑性地震反应简化分析方法的研究

作　者: 袁波
导　师: 郭子雄
学　校: 华侨大学
专　业: 结构工程
关键词: 地震反应 混凝土结构 动力时程分析 静力弹塑性分析 目标位移
分类号: TU311.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
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内容摘要


推覆分析已经逐渐被认为是结构地震反应预测的一种有效方法，该方法以其简便、实用性强等优点而得到国内外的广泛关注。 本文首先对推覆分析方法在国内外的发展、现状、优点，以及存在的局限性等进行较全面的评述；并根据推覆分析的理论建立了适合于钢筋混凝土非线性分析的力学模型，并把此模型用本文的推覆分析的研究中；根据动力方程详细推导了多自由度体系等效为单自由度体系的等效方法以及能力谱和需求谱的理论计算公式。结合基于位移的抗震设计理论，采用等位移的方法，把推覆力分析的结果与动力时程分析的结果进行比较，对推覆分析在预测RC框架结构抗震性能方面的运用以及有效性进行研究，同时比较了不同荷载模式对RC框架结构抗震性能评估的近似程度。 推覆分析不是一种精确的方法，而是一种简化的分析方法，推覆分析的真正目的就是要简化实际工程分析，并能把它用于指导实际工程设计。本着这一宗旨，本文提出了利用等效单自由度体系直接求多自由度体系在地震作用下目标位移的简化公式，并就其中的一些修正系数的表达式及其取值进行了研究。为了验证此简化公式的有效性，本文把利用简化公式对结构目标位移的计算结果与结构在多条地震记录输入下的最大位移反应进行了比较，结果表明此简化公式可以较好估计设计地震下结构的顶点目标位移。通过本文的简化，可以避免实际工程中复杂的弹塑性动力时程分析，提高工程分析的效率。

全文目录


第一章 建筑结构抗震设计理论的发展述  8-13
  1.1 引言  8
  1.2 地震反应分析方法的发展历程  8-10
  1.3 结构地震反应简化分析方法的提出  10
  1.4 基于性能／位移抗震设计理论的提出  10-11
  1.5 本文课题的来源和所要研究的内容  11-12
  参考文献  12-13
第二章 推覆分析方法的提出及其理论公式的推导  13-32
  2.1 引言  13
  2.2 推覆分析的基本假定和实施步骤  13
  2.3 推覆分析方法目的  13-15
  2.4 推覆分析方法在国内外的研究概况  15-16
    2.4.1 推覆分析方法在国外早期的研究工作  15
    2.4.2 推覆分析方法在国外近期的研究工作  15-16
    2.4.3 推覆分析方法在国内的研究概况  16
  2.5 等效单自由度体系的建立  16-19
  2.6 能力谱方法  19-23
  2.7 地震需求谱的确定  23-27
    2.7.1 结构的弹性需求曲线  23
    2.7.2 结构的弹塑性需求谱  23-27
  2.8 Pushover分析方法的优点和局限  27-29
    2.8.1 Pushover分析方法的优点  27-28
    2.8.2 Pushover分析方法的局限  28-29
  小结  29
  参考文献  29-32
第三章 钢筋混凝土结构非线性反应分析模型  32-49
  3.1 引言  32
  3.2 钢筋混凝土结构的分析模型  32-34
    3.2.1 层模型  32-33
    3.2.2 杆系模型  33-34
    3.2.3 杆系一层模型  34
    3.2.4 细观有限元模型  34
  3.3 构件单元模型  34-35
  3.4 弹塑性构件单元刚度矩阵的建立  35-39
  3.5 恢复力模型  39-40
  3.6 结构构件的纤维模型  40-44
    3.6.1 基本假定  40-41
    3.6.2 弯矩-曲率包络图计算  41-43
    3.6.3 极限变形能力的计算  43-44
  3.7 非线型阻尼矩阵  44-45
  3.8 不平衡力以及拐点的处理  45-46
    3.8.1 不平衡力的处理  45
    3.8.2 拐点的处理  45-46
  小结  46
  参考文献  46-49
第四章 结构非线性反应的对比研究  49-65
  4.1 引言  49
  4.2 推覆分析方法的理论框架及其荷载模式的选择  49-51
    4.2.1 理论框架  49
    4.2.2 水平加载原则  49-50
    4.2.3 本文所用的加载方式  50-51
  4.3 动力时程分析  51
    4.3.1 分析模型  51
    4.3.2 地震波的选取  51
  4.4 比较研究  51-63
  4.5 小结  63-64
  参考文献  64-65
第五章 基于等效单自由度体系对结构目标位移的研究  65-84
  5.1 引言  65
  5.2 多自由度体系的等效理论  65-69
    5.2.1 等效单自由度体系  65-66
    5.2.2 PUSH-OVER曲线的线性化  66-67
    5.2.3 等效单自由度体系的等效周期  67-68
    5.2.4 等效单自由度体系的等效阻尼  68-69
  5.3 目标位移的确定  69-72
  5.4 修正参数的研究  72-79
  5.5 目标位移的求解算例及其步骤  79-82
  小结  82-83
  参考文献  83-84
第六章 结论与展望  84-86
致谢  86

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 建筑结构 > 结构理论、计算 > 结构力学 > 结构动力学
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