远场地震下抗弯钢框架基于能量的性态设计方法

发布时间：2017-10-07 23:26

  本文关键词：远场地震下抗弯钢框架基于能量的性态设计方法

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【摘要】：目前,大多数国家的抗震设计规范都采用基于强度的弹性方法进行结构抗震设计。设计地震力远低于设防地震下结构遭受的实际地震作用。现行抗震规范指定的设计地震力并不是要使结构在设防地震下无损伤,而是指定了一个最小侧向抗力水准,期望所设计的结构在设防地震下进入弹塑性状态。这种用非直接的方法考虑结构在地震作用下的弹塑性,无法保证结构在强震下出现理想的延性破坏模式。因此,现行抗震设计方法对设防及罕遇地震下结构的性态是无法控制的。由美国学者提出的基于性态抗震设计理念致力于明确控制结构在不同强度地震下的性态,对应不同强度地震建立不同的结构性态水准和性态指标,对预期强度地震,结构破坏不超过规定的性态,并具有期望水准的可靠度。目前关于结构抗震性态设计理论、方法的研究已取得了诸多成果,部分国家的建筑抗震设计规范也纳入了性态设计的相关内容,但由于缺乏技术储备,各国规范都未能提出简单、实用的一般性设计方法。为合理考虑远场地震动的循环效应,本文结合能量平衡关系、标准化滞回耗能谱、累积延性比谱,提出了抗弯钢框架基于性态的抗震设计方法;给出了具体设计步骤,柱、梁累积滞回耗能计算公式及截面的设计方法;采用本文方法设计了1榀5层3跨的抗弯钢框架,通过pushover及弹塑性时程分析评估了设计结构的抗震性能,证明了本文设计方法的可信性。
【关键词】：远场地震 滞回耗能谱 累积延性比 抗弯钢框架 性态设计
【学位授予单位】：苏州科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU391;TU352.11
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-10
• 第一章 绪论10-20
• 1.1 引言10-11
• 1.2 基于性态的抗震设计方法发展现状11-13
• 1.2.1 基于性态的抗震设计理念11
• 1.2.2 性态水准与目标11-13
• 1.2.3 性态设计方法13
• 1.3 能量设计方法研究进展13-18
• 1.3.1 累积滞回能需求13-14
• 1.3.2 累积滞回耗能的分布14-16
• 1.3.3 能量平衡16-17
• 1.3.4 基于能量设计方法17-18
• 1.4 本文研究内容18-20
• 第二章 抗弯钢框架基于能量的性态设计方法20-38
• 2.1 能量平衡方程20-21
• 2.2 滞回耗能谱21-25
• 2.2.1 标准化滞回耗能谱21-24
• 2.2.2 不同地震水准地震峰值速度PGV24-25
• 2.3 累积延性比谱25-26
• 2.4 钢框架基于累积滞回耗能谱的性态设计方法26-38
• 2.4.1 钢框架的延性屈服机构26-27
• 2.4.2 层间设计剪力27-30
• 2.4.3 构件设计30-36
• 2.4.4 钢框架主要构件的承载力验算36-38
• 第三章 设计实例38-54
• 3.1 设计基本信息38-39
• 3.2 荷载计算39-41
• 3.2.1 竖向荷载计算39-40
• 3.2.2 重力荷载代表值：40-41
• 3.3 结构设计41-54
• 第四章 非线性有限元分析方法54-69
• 4.1 非线性有限元分析方法54-55
• 4.1.1 有限元方法简介54
• 4.1.2 非线性来源54-55
• 4.1.3 非线性问题的求解55
• 4.2 静力推覆分析方法（pushover）55-57
• 4.2.1 pushover方法基本步骤和侧向力分布模式55-56
• 4.2.2 竖向荷载56-57
• 4.2.3 塑性铰的定义及布置57
• 4.2.4 pushover结果分析57
• 4.3 弹塑性时程分析57-62
• 4.3.1 单元选取57-58
• 4.3.2 结构模型58-59
• 4.3.3 材料特性59-61
• 4.3.4 网格划分61
• 4.3.5 能量输出61-62
• 4.4 地震波的选取和调幅62-69
• 4.4.1 选波原则63-65
• 4.4.2 地震波调幅65-66
• 4.4.3 地震波选取66-69
• 第五章 设计钢框架抗震性能评估69-85
• 5.1 框架的破坏模式69-71
• 5.2 弹塑性时程分析结果71-85
• 5.2.1 结构位移响应71-77
• 5.2.2 累积滞回耗能及其分布77-85
• 第六章 结论与展望85-87
• 6.1 结论85
• 6.2 展望85-87
• 参考文献87-92
• 致谢92-93
• 作者简介93

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本文编号：990696