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基于能量平衡的抗震结构地震反应分析

付亮华  
【摘要】:基于能量平衡原理的抗震设计方法可以反应地震持时等地震动特性的影响,能够很好地诠释能量的传递、转化和吸收的过程,目前对于结构地震破坏比较一致的看法是基于最大位移首次超越和塑性累积损伤的双重破坏准则,基于能量平衡的抗震设计方法抗震设计理论的重要补充。 本文从能量平衡的角度,利用PERFORM-3D程序分析了一个5层框架结构和一个15层框剪结构在不同地震波、不同结构阻尼比和不同延性比情况下总输入能及其分配规律;探讨了标准结构和存在薄弱层时滞回耗能在结构横向和竖向的分配规律;分析了不同剪力墙布置和不同连梁跨高比时滞回耗能在层间和构件间的分配规律。主要得出的结论如下: ⑴地震动频谱特性对结构总输入能、滞回耗能和阻尼耗能及其分配规律影响很大,结构的滞回耗能占总耗能的比例随阻尼比的增大而减小、随延性比的增大而增大。 ⑵无论RC框架还是RC框剪结构,地震滞回耗能沿建筑结构竖向均呈现上小下大的梯形分布规律。若结构存在薄弱层,则会在该层出现滞回耗能集中现象。 ⑶滞回能在结构体系内部的分布规律与结构的特性有关,对于强柱弱梁框架结构,各层梁的滞回耗能远大于柱的滞回耗能;对于合理的框剪结构,连梁和剪力墙部分的滞回耗能远大于框架部分的滞回耗能。剪力墙的布置对滞回耗能在层间和构件间的分配影响很大,当结构两个方向均匀布置时耗能合理;连梁的跨高比对结构的总耗能和滞回耗能在层间与构件间的分配也有较大的影响,连梁设置的太刚或太柔时能量分布不够合理,对结构的抗震性能不利。


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