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《重庆大学》 2004年
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基于性能的抗震结构位移及能量反应分析方法研究

肖明葵  
【摘要】:以基于性能的抗震设计思路为基础,针对影响结构抗震性能的位移和滞回耗 能反应这两个主要因素,全面阐述了目前世界范围广泛开展的基于性能的抗震设 计的研究现状,深入剖析了存在的问题,并展望了发展趋势,对评估结构抗震性 能的位移和能量反应的分析方法展开研究。取得了如下主要研究成果: 1.针对目前主要用于结构抗震性能评估的能力谱方法中采用等效高阻尼弹性 需求谱在理论和应用上存在的问题,全面分析了影响反应谱的结构动力参数和地 震动参数,基于大量强震记录,采用时程分析方法,计算出具有统计意义的弹塑 性加速度反应谱、弹塑性位移谱、弹塑性位移与弹性位移的比值反应谱及其谱曲 线的简化计算公式。给出了弹塑性需求谱曲线,提出并建立了基于弹塑性需求谱 的能力谱方法和屈服位移改进的计算方法,为基于性能的抗震设计方法提供了一 条新途径。算例表明该方法具有一定的工程适用性。 2.针对目前抗震设计中仅考虑结构位移反应进行结构抗震性能评估不能正确 评价结构抗震性能的问题,提出补充耗能量反应评估结构抗震性能的建议,分析 影响地震能量反应的地震动及结构动力参数,分别讨论各种参数对能量反应的不 同影响,得出具统计意义的弹性和弹塑性总输入能量谱及滞回耗能谱;以及滞回 耗能在总输入能中所占比例的比值谱。拟合出计算谱曲线的简化计算公式,拟合 精度高,便于工程设计应用; 考虑持时影响对地面运动分类,输入按持时定义分类的地面运动,计算出单 自由度体系的位移时程反应和滞回耗能增量反应,得出不同类型地面运动的最大 塑性位移和滞回耗能增量的反应规律,推导出由滞回耗能增量求最大弹塑性位移 的计算公式和由此估算结构延性的方法,解决了长期以来依赖单调加载只能近似 估计抗震结构整体延性的问题,同时建立了抗震结构的位移和滞回耗能这两个不 同反应之间的关系,可为综合研究结构抗震性能提供研究基础; 研究杆系模型分别在 7 度和 8 度长持时、中等持时多频谱型和近场短持时脉 冲型地面运动作用下的能量反应,得出在不同类型的地面运动作用下,滞回耗能 量可能相差几倍甚至上十倍的规律的基础上,并通过对于框架结构不同时刻能量 反应和出铰规律的分析,得出框架结构能量薄弱层的概念。提出结构抗震设计应 同时考虑位移和耗能量薄弱层的建议和用能量谱估计结构滞回耗能量方法,指出 对于不同地震动的输入,应同时控制结构的位移和累积滞回耗能反应;在评判结 构破坏时,应加入耗能指标;在考虑滞回耗能的双重损伤指标中应计入一定比例 的梁的滞回耗能量的建议,为双指标损伤准则的工程应用提供研究基础。 I WP=6 中文摘要 3.讨论了采用时程分析方法进行能量反应分析所需要的地震地面运动输入的 选择问题,指出采用时程分析方法计算结构的能量反应时,所选地震波应考虑地 震波的持时的影响,提出直接基于体系的总输入能量反应对地震波进行按持时影 响分类的方法。该方法仅通过计算结构的弹性总输入能量即可得出地震动的分类, 方法简单,概念明确,可方便地应用于工程抗震设计中。 4.分析了时程分析法的求解方法的精度和稳定性,以及恢复力模型中采用精 确公式求拐点的方法,并推导出求拐点的精确计算公式; 5.提出以实际框架结构单位质量的滞回耗能量与等效单自由度体系的单位质 量耗能量相等的原则,识别等效弹塑性单自由度系统的屈服位移的方法。通过逐 次迭代运算,得出了等效体系的屈服位移d*y。识别的多波统计结果与 FEMA356 的d*y接近,方法概念明确,计算简单,结果可信。
【学位授予单位】:重庆大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TU311.3

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【引证文献】
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【参考文献】
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【共引文献】
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1 陈俊霖;考虑填充墙作用的RC框架结构非线性地震损伤分析[D];西华大学;2011年
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【二级引证文献】
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【相似文献】
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4 王威;吕西林;徐崇恩;;低屈服点钢在结构振动与控制中的应用研究[J];结构工程师;2007年06期
5 翟长海;谢礼立;吴知丰;;基于台湾集集地震的结构滞回耗能影响分析[J];哈尔滨工业大学学报;2006年01期
6 王志成;岩质边坡的弹塑性极限平衡分析[J];中外公路;2004年03期
7 刘元雪;蒋树屏;蒋再文;聂承凯;帖智武;赵虎生;黄仰收;;黄土连拱隧道两主洞开挖面合理间距研究[J];现代隧道技术;2006年03期
8 熊强;熊巍;盛兴跃;;小变位量弹塑性伸缩缝的ABAQUS有限元分析[J];中国水运(下半月);2009年05期
9 王保实;陈诚诚;;车速对沥青路面结构动力响应的影响[J];山西建筑;2011年26期
10 翁智远 ,陈学潮 ,曾德顺;弹塑性厚板的动力响应[J];力学季刊;1982年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 吴兆旗;姜绍飞;;半刚性连接对钢框架结构抗震性能的影响[A];第18届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ册[C];2009年
2 阎兴华;郝国龙;郎义勇;周娟华;;轻钢框架梁柱节点在反复荷载下的全过程分析[A];第十三届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅱ册)[C];2004年
3 魏钢;王松涛;郗玮;陈向东;;考虑节点剪切变形的钢框架二阶弹塑性动力分析[A];第四届全国结构工程学术会议论文集(下)[C];1995年
4 王英林;周奎;宋启根;;考虑缺陷及Comp-P模型的钢结构二阶弹塑性分析[A];第九届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ卷[C];2000年
5 张系斌;匡健;;带屈服平台线性强化弹塑性模式下的梁[A];第九届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ卷[C];2000年
6 马锋;左岩;邱娇;;万能轧机应用液压AGC控制的研究[A];2006年全国轧钢生产技术会议文集[C];2006年
7 田炜烽;郝际平;王先铁;;基于柔度法的一次超静定梁加载过程分析[A];钢结构工程研究(七)——中国钢结构协会结构稳定与疲劳分会2008年学术交流会论文集[C];2008年
8 胡大柱;李国强;黄本才;孙飞飞;;屈曲约束支撑场馆结构弹塑性时程分析[A];第九届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C];2009年
9 蒋田勇;方志;;CFRP筋夹片式锚具的弹塑性接触有限元分析[A];工业建筑(2009·增刊)——第六届全国FRP学术交流会论文集[C];2009年
10 李亮;杜修力;赵成刚;李立云;;两相介质弹塑性地震反应分析方法研究[A];第二届全国岩土与工程学术大会论文集(上册)[C];2006年
中国重要报纸全文数据库 前7条
1 上海硅酸盐研究所;探索无机材料建奇功,立足国家需求谱新篇[N];人民日报海外版;2009年
2 中国新型建材集团工程咨询有限公司总工程师 涂平涛;建筑结构设计优化与新材收缩剖析[N];中国建材报;2001年
3 萧王;RBS建筑体系通过鉴定[N];中国房地产报;2005年
4 梓晴;西沃新产品倍受青睐[N];机电商报;2009年
5 首席记者蔡立军 通讯员张卯卯;我国无砟轨道技术跻身于世界先进水平[N];中国冶金报;2010年
6 田力;有效防止钢结构建筑在火灾中倒塌[N];人民公安报;2010年
7 谭春勤 张丽华;石油工程院 页岩气固井技术获突破[N];中国石化报;2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 肖明葵;基于性能的抗震结构位移及能量反应分析方法研究[D];重庆大学;2004年
2 毛建猛;Pushover分析方法的改进研究[D];中国地震局工程力学研究所;2008年
3 盛明强;基于滞回耗能的结构抗震性能评价方法研究[D];同济大学;2008年
4 刘哲锋;地震能量反应分析方法及其在高层混合结构抗震评估中的应用[D];湖南大学;2006年
5 夏旺民;黄土弹塑性损伤本构模型及工程应用研究[D];西安理工大学;2005年
6 王丰;基于性能的结构多维抗震设计方法研究[D];大连理工大学;2007年
7 刘清珺;Galerkin边界元法及其在结构软化分析中的应用研究[D];清华大学;1995年
8 赵明生;基于能量原理的中深孔台阶爆破振动效应研究[D];武汉理工大学;2012年
9 刘学军;二、三维实体及梁板壳弹塑性有限变形理论与算法研究[D];中国农业大学;2001年
10 莫涛;钢结构交错桁架体系的弹塑性全过程分析理论与试验研究[D];湖南大学;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 熊振勇;改进的弹塑性需求谱确定方法及在结构抗震性能评价中的应用[D];重庆大学;2004年
2 王勇;重载货车中Huck系列连接器力学行为数值仿真研究[D];大连交通大学;2005年
3 赵雪松;竹材曲面受压过程的有限元分析[D];内蒙古农业大学;2005年
4 吴志敏;土钉支护结构的空间效应研究[D];浙江大学;2006年
5 郭绪元;龙滩碾压混凝土重力坝弹塑性应力和承载能力分析研究[D];天津大学;2004年
6 彭巍;外梯形环件冷辗扩规律研究[D];武汉理工大学;2006年
7 袁帅;任意拉格朗日—欧拉方法及其在二维数值计算中的初步应用[D];中国工程物理研究院北京研究生部;2003年
8 郭秀华;中国国家大剧院结构抗震动力分析[D];太原理工大学;2004年
9 樊军庭;复杂岩质边坡稳定性的弹塑性极限平衡法分析[D];中南大学;2004年
10 杨全虎;基于多孔介质理论的饱和软土弹塑性固结沉降研究[D];重庆大学;2004年
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