P-△效应对抗震框架非弹性动力反应影响的初步分析

论文摘要

本文首先对结构二阶效应的研究进展进行了评述,在此基础上,指出静力二阶分析与动力二阶分析本质的区别,静力二阶分析无法体现结构的动力特征和动力荷载的性质;然后对各国研究者就P-△效应对结构动力反应的影响已完成的分析研究工作进行总结和评述;对美国、加拿大、欧盟、中国等的抗震规范考虑P-△效应的规定进行说明;最后通过非弹性动力分析手段考察P-△效应对三组稳定系数为0.042,0.055,0.07的抗震框架非弹性动力反应的影响。基于上述研究工作,得到了一下几项初步认识:①经动力分析表明:与静力P-△效应总是增大结构的反应不同,动力反应中的P-△效应在不同的结构动力特征下受动力荷载决定,有可能增大,也有可能减小结构的反应。②多波输入下的非弹性动力分析结果表明,P-△效应对结构非弹性反应的影响在不同的地面运动输入下的离散性较大,总体来看,P-△效应对稳定系数分别为0.042,0.055,0.07的三组一级抗震等级框架的非弹性反应影响不大;分析也表明地震动特性对P-△效应影响显著。③截面设计考虑了P-△效应的结构,其相对屈服水准提高,在同样强度水准的地面运动下,所受的地震作用增大,相应结构的层剪力增大;但各层层剪力增大系数与截面设计考虑P-△效应的内力增大系数的分布规律不同。④目前世界上一些国家或国家集团如欧盟、加拿大、墨西哥等的设计规范或规程在抗震结构设计时考虑P-△效应的具体规定虽有不同,但思路是基本一致的,即实现结构在给定强震反应位移下的等承载力。这一思路是以单自由度体系理想双折线滞回特征为依据提出的。考虑到近期已经认识到的实际工程中各类超静定结构的整体超强特征,上述思路已显得过于保守。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 结构二阶效应
• 1.2 结构二阶效应的研究现状
• 1.2.1 结构静力二阶效应的研究进展
• 1.2.2 结构动力二阶效应的研究进展
• 1.3 本文的研究目的和主要研究内容
• 2 P-⊿效应对结构非弹性反应影响的研究综述
• 2.1 P—⊿效应的影响因素分析
• 2.2 P—⊿效应对单自由度体系反应的影响
• 2.2.1 P—⊿效应对弹性单自由度体系反应的影响
• 2.2.2 P—⊿效应对单自由度体系非弹性反应的影响
• 2.3 P—⊿效应对多自由度体系非弹性反应的影响
• 2.3.1 P—⊿效应对多自由度体系反应的影响
• 3 各主要国家抗震规范关于P—⊿效应的规定
• 3.1 NBCC-2005/CSA23.3-04的规定
• 3.1.1 NBCC-2005的规定
• 3.1.2 CSA23.3-04的规定
• 3.2 美国规范的规定
• 3.2.1 UBC/SEAOC Blue Book系列
• 3.2.2 IBC2006/ASCE 7-05
• 3.3 EN 1998-1:2004的规定
• 3.3.1 楼层侧移敏感系数
• 3.3.2 考虑P—⊿效应的方法
• 3.4 中国规范的规定
• 3.4.1 GB50011-2001的规定
• 3.4.2 JGJ3-2002的规定
• 3.5 对各主要抗震规范中P—⊿效应规定的理解及评价
• 3.5.1 增大系数的比较及评价
• 3.5.2 层剪力增大原因的讨论
• 4 P—⊿效应分析前的准备
• 4.1 非线性分析程序的介绍
• 4.1.1 程序的主要假定和基本特点
• 4.1.2 框架梁和框架柱的恢复力特性简介
• 4.2 梁、柱构件屈服轨迹的确定
• 4.2.1 所用材料的本构关系
• 4.2.2 梁屈服特征点的确定
• 4.2.3 柱屈服特征点的确定
• 4.3 分析所采用的刚度方案
• 5的确定'>4.3.1 屈服割线刚度K₅的确定
• cr的确定'>4.3.2 构件开裂弯矩M_cr的确定
• 4.3.3 三折线刚度的确定
• 4.4 地震动输入
• 4.4.1 地面运动记录的选择
• 4.4.2 地面运动记录的标定
• 5 P—⊿效应对抗震框架非弹性动力反应影响的初步分析
• 5.1 引言
• 5.2 算例设计
• 5.3 P-⊿效应对结构位移反应的影响程度及分析
• 5.3.1 三组框架结构在多波输入下的位移反应对比图
• 5.3.2 考虑P-⊿效应与不考虑P-⊿效应的位移对比分析
• 5.3.3 P-⊿效应对结构内力的影响程度及分析
• 5.3.4 按高规针对框架结构给出的考虑二阶效应简化公式增强后的结构的反应对比
• 6 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录A
• 附录B
• 附录C
• 附录D