基于屈服点谱的偏心支撑钢框架抗震性态评估

论文摘要

结构工程和地震工程学者从近年的一系列强震中,认识到目前采用的结构抗震设计方法是不全面的。尽管它能保证罕遇地震下主体结构不倒塌以保障生命安全,但地震造成的经济损失,可能大大超过社会和业主所能承受的限度,基于性态的抗震设计思想应运而生,其核心是:在设计使用期内,所设计的建筑遭受不同水准的地震作用时,应该达到相应的性态水准。因此研究基于性态的抗震设计理论具有重要的理论意义和现实意义。本文介绍的屈服点谱（Yield Point Spectra,YPS）是一种新的等延性弹塑性反应谱,可用于结构的抗震性态设计及评估。YPS概念清晰,形式简洁、直观,用其对结构进行抗震性态评估,可以确定结构在给定地震作用下的顶部峰值位移、延性需求,进一步确定层间位移角。本文给出了基于YPS的抗震性态评估方法。为了验证方法的可信性,按照我国现行规范分别设计了10层K型、15层和20层V型等五个偏心支撑钢框架,分别构建了设防地震、罕遇地震下由《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）的周期-加速度谱转换得到的规范反应谱YPS和多条地震波的平均YPS,用YPS法对结构进行了抗震性态评估,得到了设防地震、罕遇地震下结构的顶部峰值位移和层间位移角,并与SAP2000软件弹塑性时程分析得到的结果进行对比,评估了按我国规范设计的偏心支撑钢框架结构的抗震性能,评价了YPS法的可信性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 结构抗震理论的发展
• 1.2.1 静力理论阶段
• 1.2.2 反应谱理论阶段
• 1.2.3 动力时程分析阶段
• 1.2.4 基于性态的抗震设计
• 1.3 基于性态的抗震设计理论
• 1.3.1 概念
• 1.3.2 设防水准及性态指标
• 1.3.3 设计方法
• 1.3.4 评估方法
• 1.4 基于性态的抗震评估方法
• 1.4.1 非线性静力分析法
• 1.4.2 非线性动力分析法
• 1.5 基于位移的抗震性态设计方法的研究进展
• 1.6 本文的主要研究内容
• 第二章 屈服点谱 （Yield point spectra ,YPS）
• 2.1 YPS 介绍
• 2.2 YPS 的应用
• 2.2.1 评估峰值位移
• 2.2.2 控制顶部峰值位移和位移延性
• 2.2.3 基于位移的抗震性态设计
• 2.3 YPS 的基本设计参数-屈服位移
• 2.3.1 YPS 法与传统设计方法的区别
• 2.3.2 屈服位移稳定性验证
• 2.4 YPS 的构建
• 2.4.1 规范反应谱YPS
• 2.4.2 地震波平均YPS
• 2.5 分析采用的地震动记录与调幅
• 2.5.1 相关概念
• 2.5.2 地震动记录的选取
• 2.5.3 地震波的调幅
• 第三章 等效单自由度体系
• 3.1 等效单自由度体系的位移
• 3.2 等效单自由度体系的屈服剪力
• 3.3 多自由度体系的位移
• 3.4 多自由度体系的屈服强度
• 第四章 偏心支撑钢框架的抗震性态评估
• 4.1 静力推覆 （Pushover） 分析
• 4.1.1 塑性铰的选择和布置
• 4.1.2 加载模式
• 4.1.3 理论曲线的双折线
• 4.2 结构位移延性
• 4.3 结构顶部峰值位移的评估
• 4.4 层间位移角的评估
• 第五章 基于 YPS 的抗震性态评估应用实例
• 5.1 典型算例
• 5.1.1 基本设计信息
• 5.1.2 性态评估
• 5.1.3 非线性动力分析
• 5.2 其他算例
• 5.2.1 基本设计信息
• 5.2.2 性态评估
• 5.2.3 非线性动力分析
• 5.3 结果分析
• 5.3.1 屈服位移
• 5.3.2 结构顶部峰值位移
• 5.3.3 层间位移角
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 地震动记录
• 作者简历