高层建筑的改进Modal Pushover分析方法

论文摘要

目前,静力弹塑性分析方法以其实用性较强的优点受到越来越多的关注,已经被列入《建筑结构抗震设计规范》作为结构弹塑性变形验算之一。本文首先概述了建筑结构的抗震设计思想、抗震分析、设计方法,接着介绍了静力弹塑性Pushover分析方法的国内外现状,对目前比较流行的几种Pushover方法进行了研究,指出其不足之处:这种方法很大程度上依赖于水平荷载分布模式,只考虑了对应基本振型的地震作用,忽略了高阶振型的影响。在实际的高层建筑结构中,结构的位移向量是由多阶振型共同决定的。尤其对于长周期结构,高阶振型对结构的地震作用效应是不可忽略的。其考虑与否直接影响Pushover分析结果的准确程度。鉴于此情况,本文采用了模态Pushover分析方法(MPA),并结合能力谱法对其进行改进。在本方法中,考虑了合理振型数的选择,采用了振型分解方法的基本原理,考虑强度折减的弹塑性反应谱,使分析结果更接近结构在大震作用下的实际性能。利用有限元分析软件SAP2000和ETABS针对二幢高层钢筋混凝土框架分别进行时程分析和Pushover分析及改进的MPA分析,算例表明由于改进的MPA方法考虑了高阶振型的影响,从而使其结果更准确。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 基于性能抗震设计方法的提出
• 1.3 结构抗震设计的分析方法
• 1.3.1 动力时程分析方法
• 1.3.2 静力弹塑性（PUSHOVER）分析方法
• 1.4 本文所研究的内容
• 第2章 静力弹塑性分析方法
• 2.1 引言
• 2.2 PUSHOVER分析方法的理论基础
• 2.2.1 PUSHOVER分析方法的基本假定
• 2.2.2 等效单自由度体系的建立
• 2.3 PUSHOVER分析方法的基本工作
• 2.3.1 建立水平荷载作用下的荷载—位移曲线
• 2.3.2 结构抗震能力评估
• 2.4 PUSHOVER分析方法的实施步骤
• 2.5 PUSHOVER分析方法的优点和不足之处
• 2.5.1 PUSHOVER分析方法的优点
• 2.5.2 Pushover分析方法的缺点
• 第3章 考虑高阶振型影响的PUSHOVER分析方法
• 3.1 引言
• 3.2 静力弹塑性分析中考虑高阶振型的影响
• 3.3 适应谱PUSHOVER分析方法
• 3.4 模态PUSHOVER（MPA）分析方法
• 3.4.1 MPA分析方法的基本假定
• 3.4.2 MPA分析方法的基本原理及公式推导
• 3.4.3 MPA分析方法的基本步骤
• 3.5 改进的模态PUSHOVER（MPA）分析方法
• 3.5.1 形状向量的选取
• 3.5.2 改进的（MPA）分析方法的基本理论
• 3.5.3 加载模式的改进
• 3.5.4 改进的模态PUSHOVER（MPA）分析方法的基本步骤
• 第4章 钢筋混凝土结构的弹塑性分析
• 4.1 引言
• 4.2 工程概况
• 4.3 动力时程分析方法
• 4.3.1 结构分析模型的选取
• 4.3.2 地震波的选用
• 4.3.3 恢复力特征曲线
• 4.3.4 结构动力方程的建立与求解
• 4.3.5 动力时程分析结果
• 4.4 改进的模态PUSHOVER（MPA）分析研究
• 4.4.1 合理振型的选取
• 4.4.2 构件塑性铰的定义和布置
• 4.4.3 抗震性能评估
• 4.4.4 计算结果分析
• 4.5 几种分析方法的比较研究
• 4.5.1 比较结果
• 第5章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文