強(qiáng)震下RC結(jié)構(gòu)基于性能的剛塑性設(shè)計(jì)方法研究.pdf

1、地震是威脅人類(lèi)安全的主要災(zāi)害之一，人們?cè)诘钟卣馂?zāi)害的長(zhǎng)期斗爭(zhēng)中，逐步積累起許多減輕災(zāi)害的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，對(duì)地震的成因及其破壞現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)不斷深入，特別是上世紀(jì)不同時(shí)期產(chǎn)生過(guò)多種工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)理論和方法。在這些理論的指導(dǎo)下的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，有效地避免了或減輕了地震造成的災(zāi)害。上世紀(jì)末，在廣泛使用反應(yīng)譜理論和彈塑性地震反應(yīng)時(shí)程分析的基礎(chǔ)上，國(guó)際抗震界出現(xiàn)了基于性能抗震設(shè)計(jì)(PBSD)和基于位移抗震設(shè)計(jì)(DBSD)理論，指出在強(qiáng)震作

2、用下位移和塑性耗能是影響結(jié)構(gòu)抗震性能的兩個(gè)主要因素。我國(guó)現(xiàn)行抗震設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50011-2001)采用三水準(zhǔn)，兩階段設(shè)計(jì)，并將時(shí)程分析和靜力彈塑性分析(Push-over)兩個(gè)主要方法納入規(guī)范，這在一定程度體現(xiàn)了基于性能設(shè)計(jì)的理念，但是還不能完全實(shí)現(xiàn)基于性能抗震設(shè)計(jì)所期望的控制結(jié)構(gòu)在未來(lái)不同抗震設(shè)防等級(jí)下的破壞狀態(tài)和抗震性能指標(biāo)。目前我國(guó)抗震設(shè)計(jì)正順應(yīng)國(guó)際發(fā)展趨勢(shì)，發(fā)展適合我國(guó)國(guó)情的基于性能抗震設(shè)計(jì)理論。
　　 本文闡述了基于

3、性能抗震理論的研究現(xiàn)狀，分析了該理論的特點(diǎn)及今后進(jìn)一步的研究方向。在此基礎(chǔ)上，基于延性鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在強(qiáng)震下的荷載-位移關(guān)系特點(diǎn)，采用動(dòng)力剛塑性分析模型，建立了強(qiáng)震作用下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)基于性能剛塑性抗震設(shè)計(jì)理論的基本框架。主要研究?jī)?nèi)容和成果如下：
　　 ⑴根據(jù)強(qiáng)震作用下能量耗散機(jī)制和基于性能抗震設(shè)計(jì)的位移控制原則，發(fā)展了一種適合于鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的剛塑性抗震設(shè)計(jì)方法，為基于性能抗震設(shè)計(jì)提供了一種新途徑。該方法包括兩個(gè)主要步驟，

4、一是控制結(jié)構(gòu)模式形成合理的倒塌機(jī)構(gòu)，通過(guò)虛功原理建立單自由度力學(xué)模型；二是利用剛塑性反應(yīng)譜計(jì)算結(jié)構(gòu)的動(dòng)力需求。該方法概念清晰，計(jì)算簡(jiǎn)單，大量算例表明可提供滿(mǎn)意的精度。
　　 ⑵以屈服加速度 為參數(shù)，選用了EL Centro波,Taft波和蘭州波等多條典型地震加速度記錄作為輸入，利用Matalab編制計(jì)算程序完成時(shí)程分析，給出了剛塑性單自由度系統(tǒng)的位移反應(yīng)譜曲線(xiàn)，由這些曲線(xiàn)的包絡(luò)得到了剛塑性反應(yīng)設(shè)計(jì)譜。根據(jù)地震設(shè)防水準(zhǔn)調(diào)整地面加速

5、度的峰值，便可將其用于抗震設(shè)計(jì)。
　　 ⑶根據(jù)剪力墻的變形和受力特點(diǎn)，通過(guò)虛功原理將其轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的單自由度模型。在分析中考慮了墻肢彎矩-剪力相互作用，引入了適當(dāng)參數(shù)對(duì)反應(yīng)譜修正后按照與平面框架相同的步驟，完成剪力墻的剛塑性設(shè)計(jì)。算例表明，由此給出的結(jié)果與彈塑性時(shí)程分析結(jié)果相差在10[％]以?xún)?nèi)。
　　 ⑷基于強(qiáng)震下滑移隔震結(jié)構(gòu)的反應(yīng)特點(diǎn)與耗能機(jī)理，利用剛塑性力學(xué)模型描述滑移支座的力學(xué)行為，運(yùn)用RPSD方法確定支座與上部結(jié)構(gòu)