強震下RC結(jié)構(gòu)基于性能的剛塑性設計方法研究.pdf

1、地震是威脅人類安全的主要災害之一，人們在抵御地震災害的長期斗爭中，逐步積累起許多減輕災害的實踐經(jīng)驗。隨著科學技術(shù)的進步，對地震的成因及其破壞現(xiàn)象的認識不斷深入，特別是上世紀不同時期產(chǎn)生過多種工程結(jié)構(gòu)抗震設計理論和方法。在這些理論的指導下的結(jié)構(gòu)設計，有效地避免了或減輕了地震造成的災害。上世紀末，在廣泛使用反應譜理論和彈塑性地震反應時程分析的基礎(chǔ)上，國際抗震界出現(xiàn)了基于性能抗震設計(PBSD)和基于位移抗震設計(DBSD)理論，指出在強震作

2、用下位移和塑性耗能是影響結(jié)構(gòu)抗震性能的兩個主要因素。我國現(xiàn)行抗震設計規(guī)范(GB50011-2001)采用三水準，兩階段設計，并將時程分析和靜力彈塑性分析(Push-over)兩個主要方法納入規(guī)范，這在一定程度體現(xiàn)了基于性能設計的理念，但是還不能完全實現(xiàn)基于性能抗震設計所期望的控制結(jié)構(gòu)在未來不同抗震設防等級下的破壞狀態(tài)和抗震性能指標。目前我國抗震設計正順應國際發(fā)展趨勢，發(fā)展適合我國國情的基于性能抗震設計理論。
　　 本文闡述了基于

3、性能抗震理論的研究現(xiàn)狀，分析了該理論的特點及今后進一步的研究方向。在此基礎(chǔ)上，基于延性鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在強震下的荷載-位移關(guān)系特點，采用動力剛塑性分析模型，建立了強震作用下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)基于性能剛塑性抗震設計理論的基本框架。主要研究內(nèi)容和成果如下：
　　 ⑴根據(jù)強震作用下能量耗散機制和基于性能抗震設計的位移控制原則，發(fā)展了一種適合于鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的剛塑性抗震設計方法，為基于性能抗震設計提供了一種新途徑。該方法包括兩個主要步驟，

4、一是控制結(jié)構(gòu)模式形成合理的倒塌機構(gòu)，通過虛功原理建立單自由度力學模型；二是利用剛塑性反應譜計算結(jié)構(gòu)的動力需求。該方法概念清晰，計算簡單，大量算例表明可提供滿意的精度。
　　 ⑵以屈服加速度 為參數(shù)，選用了EL Centro波,Taft波和蘭州波等多條典型地震加速度記錄作為輸入，利用Matalab編制計算程序完成時程分析，給出了剛塑性單自由度系統(tǒng)的位移反應譜曲線，由這些曲線的包絡得到了剛塑性反應設計譜。根據(jù)地震設防水準調(diào)整地面加速

5、度的峰值，便可將其用于抗震設計。
　　 ⑶根據(jù)剪力墻的變形和受力特點，通過虛功原理將其轉(zhuǎn)化為相應的單自由度模型。在分析中考慮了墻肢彎矩-剪力相互作用，引入了適當參數(shù)對反應譜修正后按照與平面框架相同的步驟，完成剪力墻的剛塑性設計。算例表明，由此給出的結(jié)果與彈塑性時程分析結(jié)果相差在10[％]以內(nèi)。
　　 ⑷基于強震下滑移隔震結(jié)構(gòu)的反應特點與耗能機理，利用剛塑性力學模型描述滑移支座的力學行為，運用RPSD方法確定支座與上部結(jié)構(gòu)