Pushover分析方法在RC框架隔震结构的应用研究
发布时间：2021-09-19 15:18
隔震技术可大大提高结构抗震性能,在国内外应用日益广泛,但目前隔震设计方法必须采用多条地震波进行设防地震下的时程分析,以确定隔震效果。而Pushover分析方法作为结构抗震性能评估的静力非线性方法,具有方法简便、快速等优点,对于隔震结构的大震性能评价以及设计优化具有更大的应用价值。但当前Pushover分析应用研究仅限于传统抗震结构,针对隔震结构的研究还非常少见。未来学校校舍将成为隔震技术应用热点,基于此,本文以RC框架隔震结构为主要研究对象。首先探究其适宜的Pushover分析方法,并经过非线性时程动力分析验证。接下来讨论了该方法进行隔震快速设计校核和优化的有效性。同时也确认了RC框架隔震结构大震、超大震下的抗震性能优异性。本文首先对高烈度区的5层和7层的RC框架非隔震结构,进行了采用倒三角加载和均匀两种不同加载方式的Pushover分析,并进行了采用选取了7条地震波（2条人工波5条天然波）的大震非线性时程分析,将二者结果进行对比分析。结果表明:对于RC框架非隔震结构,采用倒三角加载方式的Pushover方法比采用均匀加载的计算分析结果精度更高,可满足大震下结构抗震性态分析的精度要求。...
【文章来源】：北京建筑大学北京市
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
地震造成的破坏
第1章绪论2图1-2芦山县人民医院震后状态1.2基于性能的抗震设计理论和Pushover方法1.2.1基于性能的抗震设计理论考虑到现有抗震设计方法对结构动力响应认识有不足之处，基于性能的抗震设计依靠现有理论针对其当前阶段存在的短板而提出，其基本内容为：结合拟建造结构的用途、使用年限、经济指标、抗震水准等要素以及业主的特殊要求，分析计算得到拟建造结构的目标性能。对设计出的拟建造结构进行性能评估，若满足性能要求，需要提供给业主拟建造结构的实际性能水准，若不满足要求；则需重新设计或者与业主商议降低目标性能水准。1.2.2Pushover分析方法概述Pushover分析是基于性能的抗震设计方法中的一种工具[3]。通过对结构施加竖向荷载以及特定分布模式的水平侧向力，逐步增加水平侧向力，直至结构到达目标控制点。获取结构的Pushover曲线，再结合设计规范规定的反应谱进行结构抗震性能评估。Pushover分析方法能有效地评估结构在地震作用下的抗震性能且较为简单、可靠[4-7]。1.2.2.1国外的发展历程1975年，Freeman[8]首先提出了能力谱方法，到了20年后，ATC-40[9]在报告中达成共识建议采用能力谱法，现如今已经发展为Pushover分析方法中应用最广泛的一种。1988年，Fajfar[10]提出了一种被称为N2方法，可以有效地对结构进行非线性分析，该方法依托于单自由度和多自由度体系构筑的两个计算模型。1994年，Vidic[11]全方面地研究分析了强度折减系数与结构各类参数之间关系。1998年，Krawinkler[12]系统地介绍了Pushover分析方法，并指出Pushover分析结果和实际结果差别较大与不同的加载模式相关。2000年，Gupta[13]提出了自适应谱加载模式，该种加载模式相比于固定的侧向力加载模式，考虑了高振型，P效应等，精确程度更高。2
第1章绪论4图1-3抗震结构与隔震结构地震下反应对比1.3.1隔震技术的国内外发展历程1.3.1.1国外发展历程基础隔震的思想最早是由日本著名学者河合浩藏[29]构想的。上世纪初，美国人J.A.卡兰特伦茨[30]提出在结构底部布置一层云母或滑石，使建筑物滑动，达到减少地震力的目的。1921年，另一名美国人F.L.莱特[31]采用软泥土对结构设置隔离层，完成了对日本东京饭店的结构设计，两年后发生的日本关东地震，东京饭店完好无损，但其周边建筑已经不同程度的损毁或倒塌。1924年，日本人鬼头健三郎[32]将发明的滚动轴承隔震装置安装到一栋7层RC结构的柱底。日本的中村太郎在1927年提出建立完备的隔震系统，在结构底部安装吸收地震能量的阻尼器。上世纪30年代，日本的学者专家们[33][34][35]在前人研究的基础上对隔震结构的理论有了比较清楚的认知，也根据当时的技术水准制定了一系列标准[36-37]。截至上个世纪中期，隔震技术随着科学家的深入研究，得到了快速的发展。1969年，世界第一栋采用天然橡胶隔震支座的建筑诞生，是瑞士援助前南斯拉夫Scopje市的一所小学。上个世纪70年代，法国人Delfosse[38]在橡胶中插入钢板，创造了叠层橡胶隔震支座。1976年，新西兰人Robinson[39-41]率先创造出铅芯橡胶隔震支座。1983年，新西兰的一栋政府办公大楼竣工，它是世界上第一个应用铅芯橡胶隔震支座的案例[42]。1985年美国加州建成一栋四层钢框架结构的隔震建筑，采用了98个高阻尼橡胶支座，是世界上第一栋采用高阻尼橡胶隔震支座隔震的建筑[43]。到了20世纪90年代，依靠多年的实践研究和总结，隔震结构的理论己趋于成熟。1999年，Chung等[44]通过多组振动台试
本文编号：3401852
【文章来源】：北京建筑大学北京市
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
地震造成的破坏
第1章绪论2图1-2芦山县人民医院震后状态1.2基于性能的抗震设计理论和Pushover方法1.2.1基于性能的抗震设计理论考虑到现有抗震设计方法对结构动力响应认识有不足之处，基于性能的抗震设计依靠现有理论针对其当前阶段存在的短板而提出，其基本内容为：结合拟建造结构的用途、使用年限、经济指标、抗震水准等要素以及业主的特殊要求，分析计算得到拟建造结构的目标性能。对设计出的拟建造结构进行性能评估，若满足性能要求，需要提供给业主拟建造结构的实际性能水准，若不满足要求；则需重新设计或者与业主商议降低目标性能水准。1.2.2Pushover分析方法概述Pushover分析是基于性能的抗震设计方法中的一种工具[3]。通过对结构施加竖向荷载以及特定分布模式的水平侧向力，逐步增加水平侧向力，直至结构到达目标控制点。获取结构的Pushover曲线，再结合设计规范规定的反应谱进行结构抗震性能评估。Pushover分析方法能有效地评估结构在地震作用下的抗震性能且较为简单、可靠[4-7]。1.2.2.1国外的发展历程1975年，Freeman[8]首先提出了能力谱方法，到了20年后，ATC-40[9]在报告中达成共识建议采用能力谱法，现如今已经发展为Pushover分析方法中应用最广泛的一种。1988年，Fajfar[10]提出了一种被称为N2方法，可以有效地对结构进行非线性分析，该方法依托于单自由度和多自由度体系构筑的两个计算模型。1994年，Vidic[11]全方面地研究分析了强度折减系数与结构各类参数之间关系。1998年，Krawinkler[12]系统地介绍了Pushover分析方法，并指出Pushover分析结果和实际结果差别较大与不同的加载模式相关。2000年，Gupta[13]提出了自适应谱加载模式，该种加载模式相比于固定的侧向力加载模式，考虑了高振型，P效应等，精确程度更高。2
第1章绪论4图1-3抗震结构与隔震结构地震下反应对比1.3.1隔震技术的国内外发展历程1.3.1.1国外发展历程基础隔震的思想最早是由日本著名学者河合浩藏[29]构想的。上世纪初，美国人J.A.卡兰特伦茨[30]提出在结构底部布置一层云母或滑石，使建筑物滑动，达到减少地震力的目的。1921年，另一名美国人F.L.莱特[31]采用软泥土对结构设置隔离层，完成了对日本东京饭店的结构设计，两年后发生的日本关东地震，东京饭店完好无损，但其周边建筑已经不同程度的损毁或倒塌。1924年，日本人鬼头健三郎[32]将发明的滚动轴承隔震装置安装到一栋7层RC结构的柱底。日本的中村太郎在1927年提出建立完备的隔震系统，在结构底部安装吸收地震能量的阻尼器。上世纪30年代，日本的学者专家们[33][34][35]在前人研究的基础上对隔震结构的理论有了比较清楚的认知，也根据当时的技术水准制定了一系列标准[36-37]。截至上个世纪中期，隔震技术随着科学家的深入研究，得到了快速的发展。1969年，世界第一栋采用天然橡胶隔震支座的建筑诞生，是瑞士援助前南斯拉夫Scopje市的一所小学。上个世纪70年代，法国人Delfosse[38]在橡胶中插入钢板，创造了叠层橡胶隔震支座。1976年，新西兰人Robinson[39-41]率先创造出铅芯橡胶隔震支座。1983年，新西兰的一栋政府办公大楼竣工，它是世界上第一个应用铅芯橡胶隔震支座的案例[42]。1985年美国加州建成一栋四层钢框架结构的隔震建筑，采用了98个高阻尼橡胶支座，是世界上第一栋采用高阻尼橡胶隔震支座隔震的建筑[43]。到了20世纪90年代，依靠多年的实践研究和总结，隔震结构的理论己趋于成熟。1999年，Chung等[44]通过多组振动台试
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