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双周期标准化的弹塑性反应谱研究

2020-12-11阅读(716)

双周期标准化的弹塑性反应谱研究

论文摘要

首先对考虑P-△效应、承受冲击荷载和简谐荷载作用下单自由度（SDOF）体系的动力响应进行了研究,分析了弹性、安定、塑性荷载作用下不同滞回模型（理想弹塑性滞回模型EPP、双折线弹塑性强化模型ELH、剪切滑移滞回模型SSP和理想双线性弹性模型BI）SDOF体系的能量和位移反应,考察了阻尼、耗能能力和二阶效应对结构反应的影响。结果显示：二阶效应的存在,减小了弹性荷载区间和安定荷载区间,增大了输入能和最大位移,对耗能能力提出更高的要求,其影响是不利的；后期刚度的存在,可以弥补二阶效应带来的不利影响；对于弹性体系,阻尼耗能贡献明显,基本占到总耗能能力的1/2,而在弹塑性体系中,主要的耗能能力来自于滞回耗能,阻尼耗能作用并不大；二阶效应的存在,进一步凸显了滞回耗能的地位。鉴于结构非线性反应分析的复杂性,各国均用地震力调整系数R对依据弹性反应谱计算的弹性地震力折减来获得弹塑性体系的地震力。本文利用弹塑性动力时程分析程序,对四类场地共计370条地震波作用下的理想弹塑性单自由度体系和剪切型多自由度（MDOF）体系进行分析,获得了不同延性、周期的地震力调整系数,结果显示：横轴采用Tga和TgR标准化的R谱很好地保留了其特征周期处的峰值特性；考虑二阶效应的R谱要小于不考虑二阶效应的R谱；将根据单自由体系获得的R谱直接用于多自由度体系会偏于不安全,可以通过系数RM对其进行相应修正,以适用不同楼层体系（Rμ,MDOF=Rμ,SDOF×RM）;RM随楼层数的增加而减小,RM受周期影响。通过建立弹塑性动力放大系数βμ谱,可以进一步简化弹塑性地震力计算,与利用R调整弹性地震力相比,由于仅需要拟合一个谱,其精度和可信性更高。根据对理想弹塑性单自由度体系的分析,二阶效应对βμ有着明显的影响,大致使地震力增大1+2μθ倍。阻尼比对βμ谱的影响与场地类别关系不大。其中阻尼对弹性βe谱的影响与二阶.效应系数无关,随阻尼比增大,βe值越小；对塑性βμ谱的影响与延性无关,随二阶效应系数增大,阻尼影响增强。阻尼比对βe的影响要大于对βμ的影响,但随着二阶系数的增大,对两者的影响趋近。根据弹塑性位移放大系数cd谱可较方便地估算结构在地震动作用下的非弹性最大位移,以实现基于性能的抗震设计目标,动力分析的结果表明：长周期结构满足等位移准则；二阶效应的存在会增大弹塑性最大位移,二阶效应越大,影响越大,这种影响在特征周期处最为明显,特别是在TgR处。曲率延性和位移延性分别从截面和杆件层面反应结构的延性,分析了两个层次延性的关系。对折减系数的研究显示：滞回模型中弹性阶段和后期强化阶段间曲线过渡段的存在能够增大折减系数,特别是延性小时。采用双折线模型来进行分析会偏于安全；基于位移延性的分析结果具有更好的稳定性,在相同计算精度的要求下,对杆件单元划分数的要求也更低。

论文目录

  • 致谢
  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 符号定义
  • 目录
  • 第一章 绪论
  • 1.1 地震概述
  • 1.2 结构地震反应分析的发展
  • 1.3 地震力调整系数R
  • 1.4 弹塑性反应谱
  • d'>1.5 位移放大系数Cd
  • 1.6 屈服点谱YPS
  • 1.7 能量反应
  • 1.8 本文的主要工作
  • 参考文献
  • 第二章 单自由度体系考虑P-△效应的位移和能量反应
  • 2.1 引言
  • 2.2 理论基础
  • 2.3 冲击荷载
  • 2.4 简谐荷载
  • 2.5 本章小结
  • 参考文献
  • 第三章 考虑P-△效应的弹塑性反应谱归一化研究
  • 3.1 引言
  • 3.2 分析方法
  • 3.3 计算地震波
  • 3.4 地震力调整系数
  • 3.5 动力失稳
  • 3.6 动力放大系数
  • 3.7 本章小结
  • 参考文献
  • 第四章 双周期标准化的位移放大系数谱及屈服点谱（YPS）
  • 4.1 引言
  • 4.2 理论基础
  • 4.3 等延性位移放大系数
  • 4.4 标准化的YPS
  • 4.5 本章小结
  • 参考文献
  • 第五章 剪切型多自由度体系的地震力调整系数
  • 5.1 引言
  • 5.2 分析方法
  • 5.3 多自由度体系的地震力调整系数
  • 5.4 本章小结
  • 参考文献
  • 第六章 基于曲率延性的地震力调整系数
  • 6.1 引言
  • 6.2 理论基础
  • 6.3 曲线段对调整系数的影响
  • 6.4 后期刚度对调整系数的影响
  • 6.5 曲率延性与位移延性的选择
  • 6.6 本章小结
  • 参考文献
  • 第七章 本文主要结论及工作展望
  • 7.1 本文主要结论
  • 7.2 工作展望
  • 附录A 计算程序
  • 附录B 作者简历及在学期间所取得的科研成果

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