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粘弹性阻尼高层钢结构基于性能的抗震设计方法研究

王烨华  
【摘要】:本文以安装粘弹性阻尼器的高层钢结构为研究对象,对其进行了基于性能的抗震设计理论与方法的研究。 在基于性能抗震设计的基础理论研究方面,根据对高层钢结构震害和振动台试验破坏特征的分析,将高层钢结构的性能水准划分为五个等级;进而结合所确定的地震设防水准,根据建筑物的重要性和使用功能,将高层钢结构的性能目标划分为四个等级;并阐明采用耗能减震技术来实现更高级别的性能目标。 在基于性能抗震设计的基本方法研究方面,对安装粘弹性阻尼器的高层钢结构研究了实现其性能抗震设计的分析技术——非线性时程分析法和静力非线性分析法。具体为:(1)采用两种非线性数值积分方法,推导了拐点处理的精确计算法,从而基于Matlab语言编制了适合粘弹性阻尼高层钢结构进行非线性时程分析的程序。两种算法计算结果的比较以及与ETABS程序计算结果的比较均表明所编制的程序具有较好的精度,因此,利用程序研究了结构的非线性动力反应,并将其作为静力非线性分析的对比依据。(2)使用ETABS程序研究了使用静力非线性分析法分析粘弹性阻尼高层钢结构的可行性。采用几种典型的侧向力加载模式对不同布置方式和不同参数的粘弹性阻尼结构进行了静力非线性分析,结果表明:通过几种典型的加载模式可以较为准确地估计结构在水平推覆力作用下的反应;静力非线性分析结果略小于反应谱分析的结果,与不同地震波作用下的线性时程分析和非线性时程分析存在一定的差异,但可以在很大程度上反应出不同地震波作用的平均水平,因此,静力非线性分析法应用于粘弹性阻尼结构具有可行性。 综合所提出的性能目标和所研究的静力非线性方法,提出了粘弹性阻尼高层钢结构基于性能的抗震设计方法,给出了设计步骤和设计流程,并通过设计算例说明所提出的设计方法是可行的。


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