基于性能的不規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)消能減震設計方法研究.pdf

1、消能減震技術(shù)在不規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)設計中的應用日益廣泛。消能減震設計以往大多是采用時程分析法進行反復試算直到結(jié)構(gòu)的設計滿足性能要求及經(jīng)濟要求為止，本文結(jié)合基于性能抗震設計的思想，提出了一套適用于不規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)進行減震設計和性能評估的方法，所展開的工作和取得的主要成果包括:
　　1.提出了一種不規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)消能減震設計的新方法。Kasai法中減震性能曲線可以明確量化結(jié)構(gòu)減震效果，但該方法只適用于規(guī)則結(jié)構(gòu)減震設計，本文結(jié)合中國規(guī)范反應譜，推

2、導了減震結(jié)構(gòu)附加阻尼比修正系數(shù)，對Kasai法實施了重大改進。包括:(1)建立了一種新型阻尼系統(tǒng)參數(shù)的初始分配方法;(2)基于隨機振動和最優(yōu)化理論建立了對平面不規(guī)則樓層平面內(nèi)阻尼器的位置和參數(shù)進行優(yōu)化的新方法，來合理分配每一樓層的阻尼參數(shù);(3)開發(fā)了一種基于遺傳算法結(jié)合SAP2000有限元軟件的快速優(yōu)化豎向不規(guī)則結(jié)構(gòu)不同樓層阻尼器數(shù)量、位置和參數(shù)同步再優(yōu)化的新方法。從而拓展了Kasai法在平面和豎向不規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)消能減震設計中的應用。

3、
　　2.提出了一種適用于速度型阻尼器減震結(jié)構(gòu)的擬靜力彈塑性分析方法。推覆過程即進行靜力彈塑性計算過程中，結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生速度，速度型阻尼器不出力，這樣就無法考慮速度型阻尼器對結(jié)構(gòu)的影響。本文提出了適用于建筑結(jié)構(gòu)減震設計的“擬”靜力彈塑性分析方法，通過結(jié)構(gòu)“大震彈性”時程分析方法與靜力彈塑性方法相結(jié)合，全面考慮了阻尼器對結(jié)構(gòu)的影響，該方法是一種近似方法，在滿足靜力彈塑性方法的所有假定的基礎上，(1)靜力推覆的目標位移采用“大震彈性”時程

4、分析結(jié)果的結(jié)構(gòu)頂點位移平均值;(2)加載模式采用“大震彈性”時程分析得到的各樓層加速度荷載平均值;同時采用帶軸力鉸的桿單元來模擬推覆過程中的速度型阻尼器。
　　3.提出了一種基于擬靜力彈塑性分析的層間能力譜法對不規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)減震設計方案進行性能評估。對一個減震設計方案及時進行評估，這樣的設計才是有保證的。能力譜法可以用來評估地震作用下結(jié)構(gòu)的非線性變形性能，進而對結(jié)構(gòu)的抗震能力進行評估。然而，能力譜法中結(jié)構(gòu)能力曲線是用結(jié)構(gòu)的頂點位移

5、—基底剪力表示的，對于不規(guī)則結(jié)構(gòu)，其抗震能力往往是由薄弱層的變形能力來決定的，此時用基于等效體系的能力譜法或改進的能力譜來對豎向不規(guī)則結(jié)構(gòu)進行減震性能評估則會產(chǎn)生較大的誤差，本文針對結(jié)構(gòu)豎向不規(guī)則的特點，考慮結(jié)構(gòu)在地震作用下不同反應階段的動力特性，以各樓層為研究對象，提出了豎向不規(guī)則減震結(jié)構(gòu)層間能力譜法，該方法不僅可以判別出結(jié)構(gòu)的薄弱層，而且可以給出建筑物每一層的抗震能力評估結(jié)果。
　　4.本文建立了一套基于改進Kasai法的不規(guī)

6、則結(jié)構(gòu)進行消能減震設計方法和基于擬靜力彈塑性分析的層間能力譜法。對不規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)進行“設計—評估—再設計”的減震設計方法。并對方法中每一個環(huán)節(jié)的可靠性及時通過算例進行了的驗證。本文還將這一方法應用在實際工程（不規(guī)則框架結(jié)構(gòu)、不規(guī)則框架剪力墻結(jié)構(gòu)）中并對分析結(jié)果進行了相應的驗證，進一步體現(xiàn)該方法在不規(guī)則結(jié)構(gòu)減震設計中的優(yōu)越性。該方法可以快速得出減震優(yōu)化設計方案，實現(xiàn)“用戶定制式”的基于性能的不規(guī)則結(jié)構(gòu)減震設計目標，同時可以在較短的時間內(nèi)得