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钢筋混凝土框架结构的增量动力分析

作　者: 卞荣燕
导　师: 刘文锋
学　校: 青岛理工大学
专　业: 结构工程
关键词: 增量动力分析反应谱框架结构层间位移角概率
分类号: TU375.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

随着经济建设的快速发展,基于性能的结构抗震设计理论越来越受到关注。但是目前基于性能的结构抗震性能研究中关于结构抗倒塌能力研究,还存在许多不足,且对钢筋混凝土框架结构弹塑性位移角限值,难以对工程实际起到指导作用。本文针对钢筋混凝土框架结构,进行增量动力分析,从而对其弹塑层间位移角限值进行分析。本文主要完成了以下工作:(1)进行了抗震规范中结构性能水准的研究,根据我国抗震设计规范以及鉴定工作的特点,本文对钢筋混凝土框架结构提出了五个抗震性能水准的分级标准。通过对所提出的钢筋混凝土框架结构抗震性能评定水准进行划分,并研究了不同因素对结构变形的影响,初步给出了结构不同破坏状态对应的层间位移限值。(2)给出了增量动力分析的基本原理。增量动力分析(IDA)方法是一种参数分析方法,该方法能反映出结构在将来可能遇到的不同强度地震下的地震需求能力和抗倒塌能力,较好地反映出结构在强震下刚度、强度以及变形能力的变化过程。对于特定结构、特定地震动记录,可通过单根IDA曲线估计整体结构的动力抵抗力。本文对IDA曲线IM—DM格式的具体参数进行了深入研究,并提出符合现有条件的IDA计算步骤,得到相应的单个地震动记录IDA曲线。(3)对反应谱可靠度进行分析,在其结构可靠度的概率理念基础上进行了加速度反应谱的概率统计分析,即选取I类场地的最新地震动记录309条。对其建立周期、区间与概率值三者的三维概率分布图和累积概率图,并对拟合得到8度设防水准下不同概率保证的地震影响系数反应谱回归公式。(4)选出了I类场地第一组20条地震动记录。并建立3层、6层和9层钢筋混凝土框架结构模型,对其在20条地震动记录下的IDA集进行分析。根据多地震动记录IDA的非参数法,进行概率分别为50%、16%和84%IDA曲线分析,得到了框架结构弹塑性层间位移角限值。

全文目录

摘要  7-8
Abstract  8-10
第1章绪论  10-21
  1.1 引言  10-11
  1.2 基于性能的抗震设计  11-17
    1.2.1 基于性能的抗震设计概念  11-12
    1.2.2 基于性能的抗震设计提出  12-13
    1.2.3 基于性能的抗震设计基本内容  13-16
    1.2.4 基于性能的抗震设计存在问题及发展方向  16-17
  1.3 增量动力分析（IDA）的国外研究现状  17
  1.4 增量动力分析（IDA）的国内研究现状  17-18
  1.5 本文研究的主要内容  18-21
第2章钢筋混凝土框架抗震鉴定性能水准及指标  21-35
  2.1 引言  21
  2.2 国内外结构抗震性能水准分类  21-25
    2.2.1 美国FEMA 系列的性能水准  21-24
    2.2.2 国内抗震设计规范中的性能水准  24
    2.2.3 钢筋混凝土框架结构的性能水准  24-25
  2.3 性能目标的量化形式  25-28
    2.3.1 强度评价准则  26
    2.3.2 变形评价准则  26-27
    2.3.3 能量评价准则  27
    2.3.4 损伤评价准则  27-28
  2.4 基于层间位移鉴定指标的建议值  28-29
  2.5 防止倒塌性能水准的层间位移限值  29-34
    2.5.1 我国设计规范的限值规定  29-31
    2.5.2 FEMA351 中最大弹塑性位移限值的规定  31-34
  2.6 本章小结  34-35
第3章增量动力分析的基本原理  35-53
  3.1 引言  35
  3.2 增量动力分析原理  35-39
    3.2.1 增量动力分析参数  36-38
    3.2.2 增量动力分析的极限状态  38-39
  3.3 地震波的选取  39-40
  3.4 结构分析模型的确定  40-44
    3.4.1 框架结构常用分析模型  40-42
    3.4.2 增量动力分析中恢复力模型  42-44
  3.5 结构分析模型的阻尼矩阵  44-46
  3.6 单个地震动记录的IDA  46-51
    3.6.1 建立单个IDA 曲线的基本步骤  46-47
    3.6.2 单个IDA 曲线的建立  47-50
    3.6.3 IDA 方法和PUSHOVER 方法的对比  50-51
  3.7 本章小结  51-53
第4章反应谱的可靠度分析  53-68
  4.1 引言  53
  4.2 结构可靠度  53-55
    4.2.1 可靠度理论在基于性能抗震设计中的应用  53-54
    4.2.2 可靠度的基本原理  54-55
  4.3 地震动概率反应谱的建立  55-62
    4.3.1 地震波的采集及处理  55-58
    4.3.2 结构模型及参数的选取  58-59
    4.3.3 三维分布概率图的建立方法  59-62
  4.4 加速度概率反应谱分析及应用  62-67
    4.4.1 三维分布概率图分析  62
    4.4.2 三维累积概率图分析  62-65
    4.4.3 回归公式  65-66
    4.4.4 概率反应谱与统计平均值反应谱的比较  66-67
  4.5 本章小结  67-68
第5章基于概率的增量动力分析  68-88
  5.1 引言  68
  5.2 多条地震动记录IDA 分析的原理  68-69
  5.3 地震波的选取  69-70
  5.4 钢筋混凝土框架结构模型的建立  70-72
  5.5 调幅系数的选取  72-73
  5.6 框架结构的IDA 分析  73-84
    5.6.1 三层钢筋混凝土框架结构的IDA 分析  73-77
    5.6.2 六层钢筋混凝土框架结构的IDA 分析  77-80
    5.6.3 九层钢筋混凝土框架结构的IDA 分析  80-84
  5.7 基于概率的IDA  84-86
  5.8 本章小结  86-88
第6章结论及展望  88-91
参考文献  91-96
攻读硕士学位期间发表的学术论文及科研工作  96-97
致谢  97

钢筋混凝土框架结构的增量动力分析

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