框架结构直接基于位移的抗震设计方法研究

论文摘要

随着经济和科技的发展,近年来震害现象出现了一些新的特点,因此地震工程专家提出了许多基于性能的抗震设计理论。目前基于位移的抗震设计方法凭借简单可行,与现行抗震设计规范衔接紧密等特点成为其中最具前景的抗震设计方法。本文围绕框架结构基于位移的抗震设计方法进行了一些研究工作。本文阐述了基于位移抗震设计理论的框架体系及其组成部分,介绍了基于位移抗震设计的直接和非直接方法并对其本质进行分析。在框架结构变形分析的基础上,从势能角度出发采用泛函理论和变分法推导了框架结构的侧移曲线,弥补了初始侧移曲线选择缺乏理论支持的不足。并根据该侧移曲线提出了确定结构目标位移的方法。通过分析指出了基于pushover的能力谱方法和直接基于位移设计方法具有相同的理论基础,由此提出了检验设计结果可靠性的三折线方法。针对直接基于位移抗震设计理论中等效高阻尼方法的不足,提出了使用弹塑性位移谱进行基于位移设计的思路和步骤。同时,通过一幢8层框架结构演示了本文所提目标位移确定方法的计算过程；对一幢6层框架结构进行了直接基于位移的抗震设计,并通过ETABS软件对设计结果进行了静力弹塑性分析,说明了本文所提方法的可行性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 结构抗震设计理论分类
• 1.3 基于力的设计方法概述
• 1.3.1 静力设计方法
• 1.3.2 反应谱设计方法
• 1.3.3 动力非线性时程分析方法
• 1.4 基于性能的抗震设计方法的发展现状
• 1.4.1 基于性能设计方法的提出
• 1.4.2 基于能量的设计方法
• 1.4.3 基于损伤的设计方法
• 1.4.4 基于位移的设计方法的发展现状
• 1.5 本文研究的主要工作
• 2 基于位移的抗震设计理论
• 2.1 引言
• 2.2 基于位移抗震设计理论的基本思想
• 2.2.1 投资——效益思想
• 2.2.2 结构目标性能的"个性化"思想
• 2.3 基于位移设计理论的基础与前提
• 2.3.1 地震风险性水平
• 2.3.2 结构性能水平及其量化
• 2.3.3 结构的目标性能
• 2.4 性系数设计方法
• 2.5 静力弹塑性分析和能力谱方法
• 2.5.1 静力弹塑性分析
• 2.5.2 能力谱方法
• 2.6 本章小结
• 3 侧移曲线的推导和目标位移的确定
• 3.1 引言
• 3.2 侧移曲线的研究现状
• 3.3 框架结构的变形分析与侧移力学模型简化
• 3.3.1 结构变形分析
• 3.3.2 框架结构侧移力学模型的简化
• 3.4 框架结构侧移曲线的泛函推导
• 3.4.1 泛函与变分法简述
• 3.4.2 Hamilton原理简述与势能泛函的建立
• 3.4.3 势能泛函的变分和侧移曲线
• 3.5 目标位移的确定方法
• 3.6 算例
• 3.7 小结
• 4 直接基于位移的抗震设计方法探讨
• 4.1 直接基于位移设计方法的核心一
• 4.2 直接基于位移设计方法的核心二
• 4.3 弹性位移谱与等效周期
• 4.4 PUSHOVER分析在设计中的使用
• 4.5 基本设计步骤
• 4.6 算例
• 4.6.1 工程概况
• 4.6.2 具体设计过程
• 4.6.3 静力推覆验证
• 4.7 使用弹塑性位移谱的设计方法
• 4.7.1 R-μ-T关系和弹塑性位移谱
• 4.7.2 使用弹塑性位移谱的直接基于位移方法探讨
• 4.8 本章小结
• 5 结论
• 5.1 本文结论
• 5.2 问题与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录:硕士研究生学习阶段发表论文