不規(guī)則鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)基于性能的抗震設(shè)計(jì)理論和方法.pdf

1、隨著基于性能抗震設(shè)計(jì)理論逐步被地震工程界所認(rèn)同，對其研究已成為當(dāng)前地震工程界的熱點(diǎn)。該理論以結(jié)構(gòu)抗震性能分析為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)，可充分發(fā)揮工程師的主動(dòng)性，是設(shè)計(jì)理念上的一次變革，開展這方面的研究對工程結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)具有重大的意義。本文圍繞不規(guī)則鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)基于性能的抗震設(shè)計(jì)與方法進(jìn)行了以下幾個(gè)方面的研究工作。
　　 針對我國現(xiàn)行抗震規(guī)范中，地震作用水平從多遇地震到罕遇地震的超越概率相差較大的現(xiàn)狀，提出一中小震的概念，從而形成“四水

2、準(zhǔn)”的設(shè)防目標(biāo)。在統(tǒng)計(jì)分析大量國內(nèi)外鋼筋混凝土柱試驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，建立了結(jié)構(gòu)在地震作用下處于暫時(shí)使用和修復(fù)后使用性能水平的量化指標(biāo)。通過計(jì)算分析，表明按現(xiàn)行規(guī)范“小震不壞”進(jìn)行設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)，不一定能保證“中震可修”，而按照本文提出的“中小震”進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)，可以保證“中震可修”。
　　 通過單自由度的動(dòng)力方程，以屈服承載力系數(shù)ζy為參量，建立了基于延性系數(shù)的彈塑性需求曲線方程，通過單自由度體系的計(jì)算分析，得到等ζy。延性需求譜和

3、等延性ζy譜，提出了基于等ζy延性需求譜的結(jié)構(gòu)抗震性能評估方法。通過計(jì)算分析，結(jié)果表明該方法可以有效的對工程結(jié)構(gòu)的抗震性能進(jìn)行評估。
　　 在分析總結(jié)幾種常見的非線性靜力分析側(cè)向力分布形式的基礎(chǔ)上，提出兩個(gè)基于多自由度體系振型的側(cè)向力分布計(jì)算方法：30％方法和部分SRSS方法。針對豎向不規(guī)則結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，考慮框架結(jié)構(gòu)層間側(cè)向剛度的影響，對傳統(tǒng)的水平側(cè)向力分布進(jìn)行了修正，提出了改進(jìn)的水平倒向力分布形式。通過計(jì)算分析，結(jié)果表明本文所提

4、出的側(cè)向力分布模式可以較好的用于剛度發(fā)生突變時(shí)豎向不規(guī)則框架結(jié)構(gòu)的非線性靜力分析。
　　 考慮結(jié)構(gòu)在地震作用下不同反應(yīng)階段的動(dòng)力特性，根據(jù)結(jié)構(gòu)的振型分析，按照結(jié)構(gòu)在不同地震作用水平時(shí)的性能要求，采用報(bào)型反應(yīng)譜法，建立起結(jié)構(gòu)在不同地震作用水平下的彈塑性需求曲線族，即結(jié)構(gòu)的層間剪力一層間位移需求曲線，提出了以各樓層為研究對象的層間能力譜法。通過計(jì)算分析，結(jié)果表明層間能力譜法可以有效的用于對豎向不規(guī)則結(jié)構(gòu)進(jìn)行基于性能的抗震設(shè)計(jì)和評估，

5、并能控制結(jié)構(gòu)在不同地震作用下的變形性能、塑性鉸出現(xiàn)順序及部位，與時(shí)程分析方法相比偏于保守，且比直接基于位移的設(shè)計(jì)方法具有明顯的優(yōu)勢。
　　 針對平面不規(guī)則結(jié)構(gòu)地震作用的分布特點(diǎn)，提出了4種非線性靜力分析的水平側(cè)向力分布計(jì)算方法：二次分配法、分層法、動(dòng)力偏心法和動(dòng)力分層法，從而實(shí)現(xiàn)平面不規(guī)則結(jié)構(gòu)的非線性靜力分析。通過計(jì)算分析，結(jié)果表明本文所提出的水平側(cè)向力分布模式可較好地用于平面不規(guī)則框架結(jié)構(gòu)的非線性靜力分析，所得到的塑性鉸分布、

6、層間側(cè)移角等與時(shí)程分析結(jié)果符臺較好。
　　 從現(xiàn)行規(guī)范對平面不規(guī)則結(jié)構(gòu)的限制條件出發(fā)，推導(dǎo)出了結(jié)構(gòu)層間扭轉(zhuǎn)角與扭轉(zhuǎn)位移比的關(guān)系式，結(jié)合框架結(jié)構(gòu)在不同性能水平下的層問側(cè)移角限值，建立了平面不規(guī)則框架結(jié)構(gòu)在不同地震作用水平下的扭轉(zhuǎn)角需求曲線，提出了扭轉(zhuǎn)角能力譜法。計(jì)算分析表明，按照本文所提出的扭轉(zhuǎn)角能力譜法可方便有效的對平面不規(guī)則框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行基于性能的抗震評估和設(shè)計(jì)。
　　 地震易損性分析與基于性能的抗震設(shè)計(jì)理論相結(jié)臺，可以