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直接基于位移的PPC框架抗震设计理论及其初步应用研究

作　者: 王媛
导　师: 简斌
学　校: 重庆大学
专　业: 土木工程
关键词: 预应力混凝土基于位移等效屈服刚度多性能水准目标位移控制
分类号: TU352.11
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 57次
引　用: 2次
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内容摘要

地震灾害给人类带来了巨大的损失,如何保证大震下的生命安全和减少地震经济损失已经成为抗震设计的主要目标之一。基于位移的抗震设计方法能够满足业主不同性能水准的需求,并且直接以结构位移作为设计控制参数,能够更好的控制结构在地震作用下的变形,进而保证抗震目标的实现。本文在课题组研究的基础上,通过理论分析并采用OpenSees软件进行Pushover模拟计算,研究了PPC框架结构直接基于位移的抗震设计理论及其初步应用,对屈服时刻的阻尼比、罕遇地震作用下梁柱等效弹性刚度的折减系数、同时满足多个性能水准要求的设计方法、目标位移如何有效控制等方面进行了进一步的研究,指出了目前直接基于位移的抗震设计方法存在不足之处,并给出了一定的改进建议。主要研究工作包括:①屈服刚度。通过收集国内多榀单层单跨有粘结预应力混凝土框架结构在水平反复荷载作用下的滞回曲线并进行分析,给出屈服时刻的阻尼比为ξeq=0.1;同时参考我国《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010),建议各个设防烈度下屈服时刻地震影响系数最大值αmax的取值:6度、7度(0.1g)、7度(0.15g)、8度(0.2g)、8度(0.3g)、9度分别为0.11、0.21、0.32、0.42、0.63、0.84;根据屈服时刻的阻尼比、水平地震作用影响系数等参数,通过位移反应谱确定屈服刚度。②罕遇地震下梁柱等效弹性抗弯刚度折减系数。在罕遇地震作用下,梁柱的刚度已经退化,所以在进行该水准地震作用下的内力计算时应该考虑梁柱刚度的退化。本文采用梁柱刚度折减系数的方法来近似考虑梁柱刚度退化以反映结构在罕遇地震作用下体现出来的非线性特征,以便采用等效弹性方法进行罕遇地震作用下内力计算。通过对四榀预应力混凝土框架结构分别进行罕遇地震下pushover和折减刚度的等效弹性分析,给出了预应力混凝土框架结构在罕遇地震作用下内力计算时,等效弹性刚度折减系数的取值范围:梁为0.3~0.45,柱为0.7~0.8。③多性能水准的直接基于位移的抗震设计方法。基于业主多个性能水准的需求,本文提出了一种多性能水准的直接基于位移的抗震设计方法:“基本完好”性能水准下设计方法与现行规范基于力的抗震设计方法相同;“防止倒塌”性能水准下则采用标准组合,活载组合系数取为0.5,材料取值均采用标准值,与现行规范不同之处在于同时考虑内力调整系数及承载力调整系数。然后,针对多个性能水准要求,分别进行各个性能水准下抗震设计和非抗震设计,最后对比各个工况下的梁柱配筋情况,分别选取梁柱配筋的最大值作为最终的配筋结果。并通过两榀8度0.2g区的预应力混凝土框架结构的设计实例,初步验证了本文提出的方法的有效性。④目标位移的有效控制。针对性能点位移小于设计目标位移的情况,通过两榀8度0.2g区的预应力混凝土框架结构的设计实例分析,总结出影响目标位移不能有效控制的主要因素有:结构存在着明显超强及“防止倒塌”性能点时刻的位移模式与设计位移模式的差异较大。算例通过采用考虑强柱系数、材料平均值与标准值的差异、承载力调整系数、构造措施等的折减系数Ω的计算公式对基底剪力进行折减,同时采用结构在性能点时刻的位移模式对结构的位移模式进行修正,使得目标位移的控制得到了明显的改善。

直接基于位移的PPC框架抗震设计理论及其初步应用研究

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