剪切型多自由度体系地震性能系数谱与P-Δ效应分析
发布时间：2021-03-05 22:13
鉴于结构非线性反应分析的复杂性,各国均用地震性能系数将依据弹性反应谱计算的弹性地震力折减来获得弹塑性地震力。本文基于多自由度（MDOF）体系串杆与强柱/弱梁设计的框架模型,计算了 102条C类场地地震波,利用双特征周期标准化保留谱的峰值特性,重点分析了多自由度体系中,刚度比、屈服强度比、结构破坏模式等因素对地震性能系数的影响。通过静力与动力分析,研究了结构在承受竖向荷载时而产生的重力P-△效应对地震性能系数的影响。基于对不同的目标延性选择的分析比较,提出新的高层结构抗震设计思路。主要研究工作如下:（1）通过构建考虑屈服后强度强化/弱化及刚度退化的修正Clough模型,研究了多自由度体系串杆模型的地震性能系数谱。大量分析结果表明,地震性能系数谱除特征周期处的峰值外,还存在由高阶振型影响产生的峰值。同时,考虑了结构的层间刚度比与屈服强度比,结果表明,当屈服强度比大于刚度比时,地震性能系数更大。采用了放大结构后期刚度系数的方法来近似模拟强柱/弱梁设计,对比发现,后期刚度的提高有利于地震性能系数的增大,但后期刚度的影响是有限的。引入MDOF调整系数,并提出了地震性能系数及调整系数公式。（2）构...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：210 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图２－１强度与刚度退化的修正Ｃｌｏｕｇｈ滞回模型??线弹性阶段ＯＡ段的初始刚度为尤
第２章基于串杆模型的双周期标准化多自由度体系地震性能系数?浙江大学工学博士学位论文??Ｆ／Ｆ；??图２－２真实地震荷载作用下的滞回曲线??２．３地震波选择与迭代方法??２．３．１地震波选择与特征周期??本章选用１０２条ＡＳＣＥ７－２０１０所规定的Ｃ类场地地震波分析，如附录表１所示，地??震波数据来自于太平洋地震工程研究中心数据库（ｈｔｔｐ：／／ｎｇａｗｅｓｔ２．ｂｅｒｋｅｌｅｖ．ｅｄｕ／＇）。为使结果??建立在同一烈度基础上，对所有地震波进行比例缩放，使其峰值加速度统一调整至〇．２ｇ，??与ＧＢ５００１１－２０１０中抗震设防烈度为８度时的设计基本加速度一致，以便进行统计研究。??弹性加速度谱５；在７；ａ处产生峰值，而地震性能系数谱＇在７；ｓ处产生峰值，为准确??地保留地震性能系数谱的峰值特性，本章采用特征周期对所有反应谱的横轴周??期进行双周期标准化，其方法为：（１）将横轴周期分为三段，分别为０？７；，？７＾及＞??７＾；?（２）在每一段周期中，添加若干个均布周期点，并在均布周期点处输出每条地震波??对应于目标延性的地震性能系数（第／各周期点的周期为７；?＝／?＾＾－，其中ＮＵＭ为均布周??ＮＵＭ??期点数目）。其中７；和７＾分别由线性和非线性动力分析计算得到，而１０２条地震波记录??的平均和７；／；分别为０．４５ｓ和２．５１ｓ。均布周期点在各地震波记录的周期范围内均勻分??布，本章共采用１８０个均布周期点，具体分布如下：??〇－Ｔｇｕ?：?ＮＵＭ?＝?２０，７；ｆｌ－ＴｇＲ?：?ＮＵＭ?＝?１００??ＴｇＲ?－?２ＴｇＲ?：?ＮＵＭ?＝?２０，２＾?－?６ＴｇＲ?：?ＮＵＭ?＝?４０??２０??
中，均采用的是几何平均值。??３〇??，?￣??／？＼?｜＿心分布丨２５?—?望态分布??２５＇?ｌｌ＼?＾?－?／ＩＩＩ??：；：１｜｜＼?／＿＼??ｉｌ麗Ｈ??１．２?１．４?１．６?１．８?２．０?２．２?２．４?２．６?２．８?３．０?３．２?１．２?１．４?１．６?１．８?２．０?２．２?２．４?２．６?２．８?３．０?３．２?３．４?３．６??Ｒ?Ｒ??％，ＳＤＯＦ?Ｍ．ＳＤＯＦ??（ａ）Ｔ?＝?ＴｇＲ，／ｊ?＝?３?（ｂ）Ｔ?＝?２ＴｇＫ，Ｍ?＝?３??图２－４＝?３时单自由度体系的地震性能系数分布直方图??２．４单自由度与多自由度体系的地震性能系数??本章采用基于位移延性的非线性分析方法对单自由度及多自由度体系结构进行分析。??根据双周期标准化方法，每一条地震波选取１８０个周期点进行非线性动力分析，计算１０２??条地震波作用下５个目标延性对应的地震性能系数。??图２－５为基于位移延性的ＳＤＯＦ、２ＤＯＦ、３ＤＯＦ及５ＤＯＦ体系结构的地震性能系数??平均谱，其中刚度比矣及屈服强度比；Ｉ，．均为１。从图中可以看出，多自由度体系的地震??性能系数谱的变化趋势与单自由度体系类似，当周期小于第一特征周期７；？时，地震性能??系数＼的值迅速增大并在时达到第一个峰值点，随着周期继续增大至７；？，＆先??降后升，而后在；Ｔ?＝?７＾处达到远大于第一个峰值的第二个峰值点，在此之后，Ａ随着周??期的增长逐渐减小，在之后逐渐平缓并趋近于一个定值。??谱实际上可以看作是一种位移的比值谱：??ｎ?一?＾０＾ｃ．ｍａｘ?＿?＾ｅ．ｉｎａｘ?（２?２）??＾＝＾＼?＝?Ｋ０Ａｙ?＝＾７?＂??２２??
【参考文献】：
期刊论文
[1]Derivation of energy-based base shear force coefficient considering hysteretic behavior and P-delta effects[J]. Taner Ucar,Onur Merter. Earthquake Engineering and Engineering Vibration. 2018(01)
[2]Strength and stiffness reduction factors for infilled frames with openings[J]. Luis D.Decanini,Laura Liberatore,Fabrizio Mollaioli. Earthquake Engineering and Engineering Vibration. 2014(03)
[3]承载力退化体系中各延性系数下的地震力计算[J]. 童根树,叶赟,张磊. 同济大学学报(自然科学版). 2013(08)
[4]双周期标准化的位移放大系数谱[J]. 童根树,蔡志恒,张磊. 重庆大学学报. 2011(10)
[5]考虑P-Δ效应的弹塑性反应谱归一化[J]. 蔡志恒,童根树. 哈尔滨工业大学学报. 2011(06)
[6]Strength reduction factors for seismic analyses of buildings exposed to near-fault ground motions[J]. Qu Honglue1, Zhang Jianjing1 and J.X. Zhao2 1. School of Civil Engineering, Southwest Jiaotong University, Chengdu, 610031,China 2. Institute of Geological & Nuclear Sciences, PO Box 30-368, Lower Hutt, New Zealand. Earthquake Engineering and Engineering Vibration. 2011(02)
[7]剪切滑移滞回模型的结构影响系数[J]. 赵永峰,童根树. 工程力学. 2009(04)
[8]等延性屈服点谱YPS[J]. 赵永峰,童根树. 土木工程学报. 2008(09)
[9]双折线弹塑性滞回模型的结构影响系数[J]. 赵永峰,童根树. 工程力学. 2008(01)
[10]动力P-Δ效应对地震力调整系数的影响[J]. 童根树,赵永峰. 浙江大学学报(工学版). 2007(01)
博士论文
[1]双周期标准化的弹塑性反应谱研究[D]. 蔡志恒.浙江大学 2011
[2]精致化延性抗震设计理论[D]. 赵永峰.浙江大学 2008
本文编号：3065955
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：210 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图２－１强度与刚度退化的修正Ｃｌｏｕｇｈ滞回模型??线弹性阶段ＯＡ段的初始刚度为尤
第２章基于串杆模型的双周期标准化多自由度体系地震性能系数?浙江大学工学博士学位论文??Ｆ／Ｆ；??图２－２真实地震荷载作用下的滞回曲线??２．３地震波选择与迭代方法??２．３．１地震波选择与特征周期??本章选用１０２条ＡＳＣＥ７－２０１０所规定的Ｃ类场地地震波分析，如附录表１所示，地??震波数据来自于太平洋地震工程研究中心数据库（ｈｔｔｐ：／／ｎｇａｗｅｓｔ２．ｂｅｒｋｅｌｅｖ．ｅｄｕ／＇）。为使结果??建立在同一烈度基础上，对所有地震波进行比例缩放，使其峰值加速度统一调整至〇．２ｇ，??与ＧＢ５００１１－２０１０中抗震设防烈度为８度时的设计基本加速度一致，以便进行统计研究。??弹性加速度谱５；在７；ａ处产生峰值，而地震性能系数谱＇在７；ｓ处产生峰值，为准确??地保留地震性能系数谱的峰值特性，本章采用特征周期对所有反应谱的横轴周??期进行双周期标准化，其方法为：（１）将横轴周期分为三段，分别为０？７；，？７＾及＞??７＾；?（２）在每一段周期中，添加若干个均布周期点，并在均布周期点处输出每条地震波??对应于目标延性的地震性能系数（第／各周期点的周期为７；?＝／?＾＾－，其中ＮＵＭ为均布周??ＮＵＭ??期点数目）。其中７；和７＾分别由线性和非线性动力分析计算得到，而１０２条地震波记录??的平均和７；／；分别为０．４５ｓ和２．５１ｓ。均布周期点在各地震波记录的周期范围内均勻分??布，本章共采用１８０个均布周期点，具体分布如下：??〇－Ｔｇｕ?：?ＮＵＭ?＝?２０，７；ｆｌ－ＴｇＲ?：?ＮＵＭ?＝?１００??ＴｇＲ?－?２ＴｇＲ?：?ＮＵＭ?＝?２０，２＾?－?６ＴｇＲ?：?ＮＵＭ?＝?４０??２０??
中，均采用的是几何平均值。??３〇??，?￣??／？＼?｜＿心分布丨２５?—?望态分布??２５＇?ｌｌ＼?＾?－?／ＩＩＩ??：；：１｜｜＼?／＿＼??ｉｌ麗Ｈ??１．２?１．４?１．６?１．８?２．０?２．２?２．４?２．６?２．８?３．０?３．２?１．２?１．４?１．６?１．８?２．０?２．２?２．４?２．６?２．８?３．０?３．２?３．４?３．６??Ｒ?Ｒ??％，ＳＤＯＦ?Ｍ．ＳＤＯＦ??（ａ）Ｔ?＝?ＴｇＲ，／ｊ?＝?３?（ｂ）Ｔ?＝?２ＴｇＫ，Ｍ?＝?３??图２－４＝?３时单自由度体系的地震性能系数分布直方图??２．４单自由度与多自由度体系的地震性能系数??本章采用基于位移延性的非线性分析方法对单自由度及多自由度体系结构进行分析。??根据双周期标准化方法，每一条地震波选取１８０个周期点进行非线性动力分析，计算１０２??条地震波作用下５个目标延性对应的地震性能系数。??图２－５为基于位移延性的ＳＤＯＦ、２ＤＯＦ、３ＤＯＦ及５ＤＯＦ体系结构的地震性能系数??平均谱，其中刚度比矣及屈服强度比；Ｉ，．均为１。从图中可以看出，多自由度体系的地震??性能系数谱的变化趋势与单自由度体系类似，当周期小于第一特征周期７；？时，地震性能??系数＼的值迅速增大并在时达到第一个峰值点，随着周期继续增大至７；？，＆先??降后升，而后在；Ｔ?＝?７＾处达到远大于第一个峰值的第二个峰值点，在此之后，Ａ随着周??期的增长逐渐减小，在之后逐渐平缓并趋近于一个定值。??谱实际上可以看作是一种位移的比值谱：??ｎ?一?＾０＾ｃ．ｍａｘ?＿?＾ｅ．ｉｎａｘ?（２?２）??＾＝＾＼?＝?Ｋ０Ａｙ?＝＾７?＂??２２??
【参考文献】：
期刊论文
[1]Derivation of energy-based base shear force coefficient considering hysteretic behavior and P-delta effects[J]. Taner Ucar,Onur Merter. Earthquake Engineering and Engineering Vibration. 2018(01)
[2]Strength and stiffness reduction factors for infilled frames with openings[J]. Luis D.Decanini,Laura Liberatore,Fabrizio Mollaioli. Earthquake Engineering and Engineering Vibration. 2014(03)
[3]承载力退化体系中各延性系数下的地震力计算[J]. 童根树,叶赟,张磊. 同济大学学报(自然科学版). 2013(08)
[4]双周期标准化的位移放大系数谱[J]. 童根树,蔡志恒,张磊. 重庆大学学报. 2011(10)
[5]考虑P-Δ效应的弹塑性反应谱归一化[J]. 蔡志恒,童根树. 哈尔滨工业大学学报. 2011(06)
[6]Strength reduction factors for seismic analyses of buildings exposed to near-fault ground motions[J]. Qu Honglue1, Zhang Jianjing1 and J.X. Zhao2 1. School of Civil Engineering, Southwest Jiaotong University, Chengdu, 610031,China 2. Institute of Geological & Nuclear Sciences, PO Box 30-368, Lower Hutt, New Zealand. Earthquake Engineering and Engineering Vibration. 2011(02)
[7]剪切滑移滞回模型的结构影响系数[J]. 赵永峰,童根树. 工程力学. 2009(04)
[8]等延性屈服点谱YPS[J]. 赵永峰,童根树. 土木工程学报. 2008(09)
[9]双折线弹塑性滞回模型的结构影响系数[J]. 赵永峰,童根树. 工程力学. 2008(01)
[10]动力P-Δ效应对地震力调整系数的影响[J]. 童根树,赵永峰. 浙江大学学报(工学版). 2007(01)
博士论文
[1]双周期标准化的弹塑性反应谱研究[D]. 蔡志恒.浙江大学 2011
[2]精致化延性抗震设计理论[D]. 赵永峰.浙江大学 2008
本文编号：3065955
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