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《西安建筑科技大学》 2007年
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不规则钢筋混凝土框架结构基于性能的抗震设计理论和方法

门进杰  
【摘要】: 随着基于性能抗震设计理论逐步被地震工程界所认同,对其研究已成为当前地震工程界的热点。该理论以结构抗震性能分析为基础进行设计,可充分发挥工程师的主动性,是设计理念上的一次变革,开展这方面的研究对工程结构的抗震设计具有重大的意义。本文围绕不规则钢筋混凝土结构基于性能的抗震设计与方法进行了以下几个方面的研究工作。 针对我国现行抗震规范中,地震作用水平从多遇地震到罕遇地震的超越概率相差较大的现状,提出一中小震的概念,从而形成“四水准”的设防目标。在统计分析大量国内外钢筋混凝土柱试验数据的基础上,建立了结构在地震作用下处于暂时使用和修复后使用性能水平的量化指标。通过计算分析,表明按现行规范“小震不坏”进行设计的结构,不一定能保证“中震可修”,而按照本文提出的“中小震”进行结构抗震设计,可以保证“中震可修”。 通过单自由度的动力方程,以屈服承载力系数ζ_y为参量,建立了基于延性系数的弹塑性需求曲线方程,通过单自由度体系的计算分析,得到等ζ_y延性需求谱和等延性ζ_y谱,提出了基于等ζ_y延性需求谱的结构抗震性能评估方法。通过计算分析,结果表明该方法可以有效的对工程结构的抗震性能进行评估。 在分析总结几种常见的非线性静力分析侧向力分布形式的基础上,提出两个基于多自由度体系振型的侧向力分布计算方法:30%方法和部分SRSS方法。针对竖向不规则结构的特点,考虑框架结构层间侧向刚度的影响,对传统的水平侧向力分布进行了修正,提出了改进的水平侧向力分布形式。通过计算分析,结果表明本文所提出的侧向力分布模式可以较好的用于刚度发生突变时竖向不规则框架结构的非线性静力分析。 考虑结构在地震作用下不同反应阶段的动力特性,根据结构的振型分析,按照结构在不同地震作用水平时的性能要求,采用振型反应谱法,建立起结构在不同地震作用水平下的弹塑性需求曲线族,即结构的层间剪力—层间位移需求曲线,提出了以各楼层为研究对象的层间能力谱法。通过计算分析,结果表明层间能力谱法可以有效的用于对竖向不规则结构进行基于性能的抗震设计和评估,并能控制结构在不同地震作用下的变形性能、塑性铰出现顺序及部位,与时程分析方法相比偏于保守,且比直接基于位移的设计方法具有明显的优势。 针对平面不规则结构地震作用的分布特点,提出了4种非线性静力分析的水平侧向力分布计算方法:二次分配法、分层法、动力偏心法和动力分层法,从而实现平面不规则结构的非线性静力分析。通过计算分析,结果表明本文所提出的水平侧向力分布模式可较好地用于平面不规则框架结构的非线性静力分析,所得到的塑性铰分布、层间侧移角等与时程分析结果符合较好。 从现行规范对平面不规则结构的限制条件出发,推导出了结构层间扭转角与扭转位移比的关系式,结合框架结构在不同性能水平下的层间侧移角限值,建立了平面不规则框架结构在不同地震作用水平下的扭转角需求曲线,提出了扭转角能力谱法。计算分析表明,按照本文所提出的扭转角能力谱法可方便有效的对平面不规则框架结构进行基于性能的抗震评估和设计。 地震易损性分析与基于性能的抗震设计理论相结合,可以更为全面和系统地对结构的抗震性能进行评估。考虑不同的单元模型和恢复力模型,选取40条实际地震加速度记录,形成了120个结构体系—地震动系统样本。分别选取竖向不规则框架薄弱层的层间侧移角和平面不规则结构的最大层间扭转角为易损性变量,通过对系统样本进行非线性动力分析和回归分析,提出了不规则框架结构易损性曲线的建立方法。计算分析表明,利用本文建立的易损性曲线可方便有效的对不规则钢筋混凝土框架结构的抗震性能进行评估。
【学位授予单位】:西安建筑科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TU375.4

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【引证文献】
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【二级引证文献】
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1 刘宬;王耀龙;;平面不规则结构中薄弱连接楼板的抗震设计[A];建筑结构(2009·增刊)——第二届全国建筑结构技术交流会论文集[C];2009年
2 朱洁静;杨必峰;沈忠贤;;东方金融广场抗震设计[A];建筑结构(2009·增刊)——第二届全国建筑结构技术交流会论文集[C];2009年
3 沈冯强;林峰;;框架结构地震反应分析的有限元模型[A];第九届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ卷[C];2000年
4 葛轶强;张其林;;半刚架模型在抗震分析中的应用[A];第五届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C];2005年
5 杨建国;;框架结构爆破倒塌的有限元动态模拟分析[A];第20届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅰ册)[C];2011年
6 倪志伟;贾瑞玉;;面向对象的框架结构设计[A];1995年中国控制会议论文集(下)[C];1995年
7 杨智广;费鸿禄;张立国;郭宝义;;不同结构建筑在同一场地的爆破拆除[A];中国爆破新技术Ⅱ[C];2008年
8 崔勇;;手性金属有机框架结构的设计组装及催化性能[A];第七届全国催化剂制备科学与技术研讨会论文集[C];2009年
9 冯卫星;;斜结构与地基共同作用的厚板有限元分析[A];水电与矿业工程中的岩石力学问题——中国北方岩石力学与工程应用学术会议文集[C];1991年
10 韩淼;李守静;刘健兵;;设防水准对典型框架结构土建工程造价的影响[A];第18届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ册[C];2009年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 胡越;新区图书馆工程昨日开工[N];洛阳日报;2009年
2 田红 记者 胥茜;论文无创新 一票能否决[N];中国教育报;2005年
3 李继兰;北京住总工程总承包部中标河北科技大学建设项目[N];中华建筑报;2007年
4 王握文周珞晶 吴丹;11篇全国优秀博士学位论文的启示[N];科技日报;2008年
5 记者 欧阳春艳;全国百篇优秀博士学位论文评选揭晓[N];长江日报;2005年
6 记者  张宝敏;天津科技大学“大家庭”关爱贫困学子[N];中国教育报;2006年
7 本报记者 陈成智;为了少数民族地区的腾飞[N];海南日报;2007年
8 吴静;学为人师 求新务实[N];青岛日报;2006年
9 陈雪松陈晓玲 记者 胡毅;规范校园饮食制度 健全食品质量安全[N];中国食品质量报;2007年
10 胡晓伟;天津科技大学:彰显轻工特色 成果转化服务经济发展[N];天津日报;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 门进杰;不规则钢筋混凝土框架结构基于性能的抗震设计理论和方法[D];西安建筑科技大学;2007年
2 张旭峰;中高层密肋复合墙—剪力墙混合结构协同工作性能与抗震设计方法研究[D];西安建筑科技大学;2008年
3 白晓红;钢筋混凝土框排架结构的平扭耦联多维地震反应分析[D];西安建筑科技大学;2008年
4 孙建琴;大跨度斜拉立体桁架的静动力非线性分析[D];西安建筑科技大学;2007年
5 邓国专;型钢高强高性能混凝土结构力学性能及抗震设计的研究[D];西安建筑科技大学;2008年
6 辛力;高性能混凝土剪力墙直接基于位移的抗震设计方法研究[D];西安建筑科技大学;2009年
7 石宇;水平地震作用下多层冷弯薄壁型钢结构住宅的抗震性能研究[D];长安大学;2008年
8 李波;消能减震结构基于性能的抗震设计理论与方法研究[D];西安建筑科技大学;2007年
9 杨克家;带加强层高层建筑结构抗震性能及基于性能的抗震设计方法研究[D];西安建筑科技大学;2008年
10 田洁;框支密肋壁板结构非线性地震反应分析及基于损伤性能的抗震能力评估方法研究[D];西安建筑科技大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李志慧;平面不规则高层建筑扭转效应研究[D];兰州理工大学;2008年
2 杨梅兰;竖向地震对框架结构水平抗震性能的影响[D];新疆大学;2005年
3 吴继伟;基于力的抗震设计方法与基于位移的抗震设计方法比较研究[D];西安建筑科技大学;2006年
4 辛力;高层建筑结构直接基于位移的抗震设计方法[D];西安建筑科技大学;2006年
5 吴凤子;一种新型钢筋隔震器的研究[D];湖南大学;2008年
6 刘启彬;煤矿救援机器人软件系统研究[D];西安科技大学;2009年
7 杜志强;基于性能的RC框架结构抗震加固研究[D];沈阳建筑大学;2011年
8 于子武;平面不规则框架结构抗震性能的研究与优化[D];西安建筑科技大学;2010年
9 王丽萍;混凝土结构基于静力弹塑性方法的研究和应用[D];新疆大学;2005年
10 龚洪兵;基础隔震与悬挂隔震非线性时程分析[D];西南交通大学;2006年
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