塑性鉸長度對(duì)平面框架滯回耗能計(jì)算影響分析.pdf

1、基于位移的抗震設(shè)計(jì)非常重視建筑結(jié)構(gòu)在強(qiáng)烈地面運(yùn)動(dòng)作用下的最大位移反應(yīng)，需要結(jié)構(gòu)具有足夠的延性。而為了保證結(jié)構(gòu)的彈塑性變形能力，我國抗震規(guī)范規(guī)定按照不同的抗震等級(jí)對(duì)梁和柱進(jìn)行加固（如對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件端部的箍筋加密等）。但經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)規(guī)范用層間位移角達(dá)到或超過2％的限值來判斷結(jié)構(gòu)整體失效的標(biāo)準(zhǔn)并不能反應(yīng)地面運(yùn)動(dòng)持續(xù)時(shí)間引起結(jié)構(gòu)累積破壞的影響。而基于能量概念設(shè)計(jì)方法能夠很好的反映結(jié)構(gòu)地震動(dòng)的持時(shí)、強(qiáng)度和頻譜特性。尤其能夠反應(yīng)強(qiáng)震持續(xù)時(shí)間對(duì)結(jié)構(gòu)的累積損

2、傷破壞的影響。其概念十分明確、形式又非常簡單。因此，基于能量概念設(shè)計(jì)方法越來越受到國內(nèi)外地震工程研究界的重視。為了減小柱發(fā)生破壞的可能性，降低結(jié)構(gòu)發(fā)生整體倒塌的概率，人們通常采取強(qiáng)柱弱梁的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)，使梁端先于柱端出鉸，以滯回耗能的形式耗散掉地震波輸入給結(jié)構(gòu)的總能量。然而，人們往往把塑性鉸看作一個(gè)截面，忽視了塑性鉸長度對(duì)結(jié)構(gòu)能量耗散的影響。因?yàn)榭紤]塑性鉸長度與不考慮塑性鉸長度計(jì)算出的滯回耗能有可能不同，所以對(duì)同一個(gè)結(jié)構(gòu)而言，考慮塑性鉸

3、長度與不考慮塑性鉸長度得出的結(jié)論可能相差甚遠(yuǎn)。因此，了解塑性鉸長度對(duì)結(jié)構(gòu)的滯回耗能影響是非常有必要的。
　　 本文主要從位移和滯回耗能兩個(gè)方面對(duì)兩種情況作了對(duì)比研究。研究內(nèi)容主要做了如下工作：
　　 ①本文按照中國抗震規(guī)范8度設(shè)防烈度設(shè)計(jì)了7個(gè)3跨框架結(jié)構(gòu)，分別為4層、5層、7層、9層、11層、13層和15層，采用大型商業(yè)有限元軟件ABAQUS分別對(duì)以上7個(gè)平面框架進(jìn)行建模和彈塑性分析，求出相應(yīng)的能量和位移的地震反應(yīng)和相

4、應(yīng)的時(shí)程曲線。而且采用的恢復(fù)力模型與以往的不同，不是將梁柱看做一個(gè)單元的構(gòu)件恢復(fù)力模型，將質(zhì)量全部集中在梁或柱的兩端，而是從結(jié)構(gòu)材料的本構(gòu)關(guān)系出發(fā)，采用材料恢復(fù)力模型，將梁柱進(jìn)行劃分為若干單元，采用一致質(zhì)量矩陣和剛度矩陣，這樣就可以避免由于過多的假設(shè)所導(dǎo)致誤差增加。
　　 ②在綜合考慮地震動(dòng)因素和結(jié)構(gòu)自身動(dòng)力特性的情況下，分析不考慮塑性鉸長度和考慮三種不同的塑性鉸長度模型時(shí)平面框架結(jié)構(gòu)總輸入能及總輸入能分配的變化規(guī)律，重點(diǎn)求出由

5、于不考慮塑性鉸長度與考慮不同塑性鉸長度時(shí)對(duì)計(jì)算總輸入能及總輸入能的耗散所帶來的差異，初步定性和定量地得出了這些差異的規(guī)律。
　　 ③采用不考慮塑性鉸長度和考慮塑性鉸長度模型，在綜合考慮地震動(dòng)因素和結(jié)構(gòu)自身動(dòng)力特性情況下，平面框架結(jié)構(gòu)在梁柱之間滯回耗能的分配規(guī)律，求出由于選取不同的塑性鉸長度模型對(duì)計(jì)算梁柱的滯回耗能在總滯回耗能的比例所帶來的差異，初步定性和定量地得出了這些差異的規(guī)律。
　　 ④過去對(duì)塑性鉸長度的研究是基于試