型钢钢筋混凝土框架结构随机地震反应分析

论文摘要

与其它传统结构相比,型钢混凝土结构具有独特的优点和良好的抗震性能,是一种有广泛应用前景的钢与混凝土组合结构形式。随机振动理论应用于研究地震工程以来,已经取得了相当的成果,对指导结构抗震、减小地震造成的各种灾害发挥了很大的作用。随着强震地面运动集散地记录的积累和人们对地面运动特征认识的不断深化,基于振动理论的抗震设计理念和方法最终将替代现有的确定性设计方法。开展随机地震作用下的型钢钢筋混凝土结构响应分析是十分必要的。本文的主要工作内容如下:1)基于结构随机振动研究现状,详细分析了虚拟激励法和概率密度演化在工程结构抗震分析中的应用;2)选取地震动随机模型,根据随机振动理论采用迭代方法求解出与我国现行规范设计反应谱相对应的功率谱密度函数,运用非线性拟合技术拟合上述功率谱密度函数,给出与规范相应的功率谱参数;3)完成了6个型钢高强混凝土柱的试验研究,得到了试件的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线。对应于不同参数的型钢高强混凝土柱的破坏形态和滞回特性,分析了轴压力系数、配箍率对型钢高强混凝土柱抗震性能的影响;4)根据构件反复加载试验结果和分析,建立了型钢钢筋混凝土结构的光滑恢复力模型参数与结构设计参数的关系,利用等效线性化方法,进行了剪切型型钢钢筋混凝土框架结构弹塑性随机变形反应分析;5)基于随机因子法构建随机型钢混凝土框架结构的动力响应分析模型并给出求解方法,从SRC框架结构随机响应在频域上的表达式出发,推导随机SRC框架结构在平稳随机激励和非平稳随机激励下位移响应均方值和应力响应均方值的均值、方差和变异系数的计算表达式;6)基于结构的随机破损分析方法,以变形和耗能的线性组合定义结构的破损度,对SRC模型进行了期望破损度分析和结构的模糊动力可靠性分析。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 概述
• 1.1 序言
• 1.2 国外型钢混凝土结构的研究及应用
• 1.3 国内型钢混凝土结构的研究及应用
• 1.4 SRC（组合）结构的研究热点及应用前景
• 1.5 结构抗震理论的演变
• 1.6 结构随机振动研究现状及存在的问题
• 1.7 本文主要研究内容
• 参考文献
• 第2章 结构随机振动理论及分析方法
• 2.1 随机振动理论概述
• 2.2 结构随机振动研究
• 2.3 结构随机振动分析方法
• 2.3.1 虚拟激励法在抗震分析中的应用
• 2.3.2 概率密度演化分析方法在抗震分析中的应用
• 2.4 单自由度线性体系随机响应分析
• 2.4.1 平稳随机地震激励下单自由度线性体系的随机响应
• 2.4.2 非平稳地震激励下单自由度线性体系随机响应分析
• 2.5 多自由度线性体系随机响应分析
• 2.5.1 平稳地震激励下多自由度线性体系随机响应分析
• 2.5.2 多自由度线性体系随机响应分析结果的简化
• 2.5.3 随机地震激励下多自由度体系内力分析
• 2.6 随机参数结构动力分析
• 2.7 小结
• 参考文献
• 第3章 地震动随机模型
• 3.1 一维地震动的随机模型
• 3.1.1 地震动平稳随机模型
• 3.1.2 地震动非平稳随机模型
• 3.2 三维地震动随机模型及随机场模型
• 3.2.1 三维地震动随机模型
• 3.2.2 随机场模型
• 3.3 地震动随机模型的研究与发展趋势
• 3.4 地震动随机模型参数研究
• 3.4.1 基与现行抗震规范的Kanai-Tajimi模型参数研究
• 3.4.2 基与现行抗震规范的胡聿贤模型参数
• 3.5 小结
• 参考文献
• 第4章 型钢混凝土结构高强混凝土框架柱试验研究
• 4.1 型钢高强混凝土框架柱抗震性能试验
• 4.1.1 试件形式及制作
• 4.2 试验结果与分析
• 4.2.1 破坏形态
• 4.2.2 应变分布
• 4.2.3 滞回曲线
• 4.2.4 试验参数对柱抗震性能的影响
• 4.2.5 型钢混凝土柱恢复力特性研究
• 4.3 小结
• 参考文献
• 第5章 型钢混凝土框架结构随机振动反应分析
• 5.1 随机振动反应的等价线性化法
• 5.1.1 非线性确定性振动反应的等价线性分析法
• 5.1.2 随机振动反应的等价线性化法──随机等价线性化法
• 5.2 结构恢复力模型及其等价线性化
• 5.2.1 双线性恢复力模型
• 5.2.2 刚塑性恢复力模型
• 5.2.3 滑移刚塑性恢复力模型
• 5.2.4 光滑型滞变恢复力模型
• 5.2.5 光滑退化型滞变恢复力模型
• 5.3 弹塑性随机地震反应分析
• 5.3.1 基本分析方法
• 5.3.2 SRC框架结构恢复力骨架曲线的特征点
• 5.3.3 剪切型多层SRC框架的弹塑性随机地震反应分析
• 5.4 小结
• 参考文献
• 第6章 随机SRC框架结构在随机过程激励下的动力分析
• 6.1 引言
• 6.2 随机刚架结构的动力特性分析
• 6.3 平稳随机激励下随机SRC框架结构的动力响应分析
• 6.3.1 SRC框架结构的平稳随机响应分析
• 6.3.2 随机SRC框架结构的平稳随机响应的数字特征
• 6.4 非平稳随机激励下随机SRC框架结构的动力响应分析
• 6.4.1 SRC框架结构的非平稳随机响应分析
• 6.4.2 随机SRC框架结构非平稳随机响应的数字特征
• 6.5 算例分析
• 6.6 小结
• 参考文献
• 第7章 型钢混凝土框架结构动力可靠性分析
• 7.1 概述
• 7.2 结构地震可靠度研究
• 7.3 结构破坏准则与破坏机制
• 7.3.1 结构破坏准则
• 7.3.2 结构破坏机制
• 7.4 型钢混凝土结构的随机可靠性分析
• 7.4.1 层破损度及参数
• 7.4.2 结构的随机破损分析
• 7.4.3 结构的模糊动力可靠性
• 7.5 算例分析
• 7.6 小结
• 参考文献
• 第8章 结论与展望
• 8.1 结论
• 8.2 展望
• 附录
• 攻读博士学位期间论文发表及科研情况
• 致谢