结构抗震反应谱的研究

论文摘要

反应谱由于简单实用,成为各国规范中普遍应用的一种基本结构抗震设计方法。而基于性能的结构抗震设计是一种新的抗震设计理念,具有多级设防目标、个性设计和灵活性等特点,是抗震设计的发展方向。本文研究的主要内容包括下面几个方面:(1)比较分析了中国、日本、美国和欧洲四个国家地区的规范谱的表达式和谱的影响因素。分析了四个国家地区的平台段值、特征周期和衰减指数的不同。将阻尼比为5%的四个国家地区的规范谱比较,可知中国规范的平台段宽度、特征周期和长周期段的衰减指数取值比较小。最后根据比较结果对中国规范谱提出修改建议。(2)目前反应谱都是以平均谱值作为设防水准,无法明确设防水准上的概率水平。本文选取了软土场地上的368条地震记录进行分析,建立了关于周期、变化区间和分布概率的三维分布概率图,发现各条地震反应谱值与平均谱值的比值难以集中在1附近,说明平均谱值反应谱不能体现统一的设防水准。因此建立了三维的累积概率分布图,求得不同概率保证率下的反应谱。最后还拟合出规定设防水准的反应谱和周期之间的关系表达式。(3)在对性态谱的性能目标和控制方式进行了修正,在此基础之上对性态谱计算程序进行了修改,用修改后的程序将1085条地震动记录对单自由度体系进行了弹性和弹塑性时程分析,分析了8度设防烈度下的地震水平与性态谱的6种性能水准下的地震需求的关系。同时将性态谱和中国抗震设计规范的规范谱进行了比较分析。最后研究了折减系数和位移角对性态谱的影响。(4)为了研究性态谱取平均值的概率水准,选取了四类场地的地震动记录进行分析。建立了关于周期、区间和分布概率的三维分布概率图,平均性态谱值能较好地体现地震动特性,但是不能体现概率水准,于是建立了三维的累积概率分布图,求得不同概率保证率下的性态谱。最后拟合不同概率保证下的性态谱和周期之间的关系表达式。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 抗震设计理论的发展历程
• 1.2.1 静力理论阶段
• 1.2.2 反应谱理论阶段
• 1.2.3 动力分析理论阶段
• 1.2.4 基于性能的抗震设计理论阶段
• 1.3 结构抗震设计方法的研究
• 1.3.1 基于承载力的抗震设计方法
• 1.3.2 基于延性的抗震设计方法
• 1.3.3 基于性能的抗震设计方法
• 1.4 性态谱
• 1.5 本文研究的主要内容
• 第2章 中国、日本、美国、欧洲规范谱的对比
• 2.1 引言
• 2.2 设计反应谱
• 2.2.1 中国规范谱
• 2.2.2 日本规范谱
• 2.2.3 美国规范谱
• 2.2.4 欧洲规范谱
• 2.3 规范谱参数的比较
• 2.3.1 平台段值的比较
• 2.3.2 特征周期的比较
• 2.3.3 衰减指数的比较
• 2.4 中国、日本、美国、欧洲规范谱的对比
• 2.4.1 土地类别对比
• 2.4.2 地震动参数对比
• 2.4.3 规范图的对比
• 2.4.4 对比结果分析以及建议
• 第3章 软土场地概率地震反应谱的研究
• 3.1 引言
• 3.2 地震动记录的选取与分组
• 3.3 地震动记录的分析计算
• 3.3.1 理论基础
• 3.3.2 软件分析
• 3.4 分布概率分析
• 3.5 累积概率分析
• 3.6 对累积概率进行公式拟合
• 3.7 不同概率保证下反应谱的比较
• 3.7.1 不同概率保证下反应谱和规范谱的比较
• 3.7.2 50%概率保证下反应谱和平均谱的比较
• 第4章 性态谱的研究
• 4.1 引言
• 4.2 地震波的选取
• 4.3 性能目标的确定
• 4.3.1 性能水准的划分
• 4.3.2 性能目标参数的选择
• 4.4 位移性能目标的确定
• 4.4.1 高度计算方法
• 4.4.2 性能目标参数的计算步骤
• 4.5 性态谱的实现方法
• 4.5.1 实现思路
• 4.5.2 结构动力反应计算方法
• 4.5.3 恢复力模型的选取
• 4.5.4 程序流程图
• 4.6 性态谱结果分析
• 4.7 调整参数对性态谱的影响
• 4.7.1 调整系数对性态谱的影响
• 4.7.2 位移角调整对性态谱的影响
• 第5章 概率地震性态谱的研究
• 5.1 引言
• 5.2 性态谱分布概率的分析
• 5.2.1 地震动记录的选取与分组
• 5.2.2 建立分布概率图
• 5.2.3 分布概率结果分析
• 5.3 累积概率分析
• 5.4 对累积概率进行公式拟合
• 5.5 结论
• 第6章 结论与展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢