高層建筑結(jié)構非線性地震反應分析的實用方法研究.pdf

1、本文針對兩種基于性能的抗震設計方法:動力非線性分析及靜力非線性分析方法,開展了以下幾方面獨具特色的研究:首先,基于材料本構關系,通過全截面分條帶法建立了適用于剪切型框架結(jié)構桿件的非線性分析M-φ模型.對于雙向受彎及受扭等復雜受力情況,則通過截面雙向劃分網(wǎng)格,建立了梁柱單元的Fiber模型.另外,在Fiber模型的基礎上,結(jié)合分段變剛度概念,本文建立了適合超高層及復雜結(jié)構非線性分析的纖維桿元模型,它由彈塑性區(qū)的纖維子單元及彈性區(qū)的彈性子單

2、元組成.通過本文的算例驗證,纖維桿元模型既能保證精度,又大量減少計算工作量及存儲空間,取得了較好效果,可推廣應用于實際工程的抗震非線性分析中.本文通過對已有剪力墻的微觀模型及宏觀模型進行綜合比較分析,基于Fiber模型的概念,提出了剪力墻的纖維墻元模型,即由僅考慮單元受彎的纖維子單元及僅考慮單元受剪的剪切子單元合成的墻元模型,通過本文多個算例的驗證,本模型能適用于高層及復雜結(jié)構的非線性計算分析.在靜力非線性分析方面,本文首先參照Chop

3、ra提出的模態(tài)Pushover分析(Chopra,2001),推導了模態(tài)靜力非線性分析方法(MPA);應用本文提出了等效單自由度體系目標位移求解的彈塑性時程迭代法,利用MPA方法對10層框剪結(jié)構原型、12層框架結(jié)構模型及40層浦東香格里拉酒店進行了靜力非線性分析,對10層框剪結(jié)構算例,本文還求解了其在FEMA-273推薦的三種不同水平荷載模式下的Push-over計算結(jié)果,并同MPA計算結(jié)果進行比較.表明在不同荷載模式作用下,考慮模態(tài)響

4、應組合的MPA方法計算精度最高;在三種單一荷載模式作用下進行的靜力推覆分析結(jié)果中,SRSS精度最高,ELF方法次之,均布荷載模式最差.本文利用以上多個算例結(jié)果,提出采用模態(tài)質(zhì)量參與系數(shù)λ進行MPA方法的模態(tài)選擇,并提出相應的準則,為MPA方法的推廣應用提供了模態(tài)選擇的判據(jù).另外,本文研究表明在靜力非線性分析中,結(jié)構基本周期對計算精度的影響較大;對于長周期結(jié)構,尤其當結(jié)構基本周期與場地特征周期接近時,通常僅考慮低階振型響應誤差會較大,這時