高層建筑結(jié)構(gòu)非線性地震反應(yīng)分析的實(shí)用方法研究.pdf

1、本文針對(duì)兩種基于性能的抗震設(shè)計(jì)方法:動(dòng)力非線性分析及靜力非線性分析方法,開(kāi)展了以下幾方面獨(dú)具特色的研究:首先,基于材料本構(gòu)關(guān)系,通過(guò)全截面分條帶法建立了適用于剪切型框架結(jié)構(gòu)桿件的非線性分析M-φ模型.對(duì)于雙向受彎及受扭等復(fù)雜受力情況,則通過(guò)截面雙向劃分網(wǎng)格,建立了梁柱單元的Fiber模型.另外,在Fiber模型的基礎(chǔ)上,結(jié)合分段變剛度概念,本文建立了適合超高層及復(fù)雜結(jié)構(gòu)非線性分析的纖維桿元模型,它由彈塑性區(qū)的纖維子單元及彈性區(qū)的彈性子單

2、元組成.通過(guò)本文的算例驗(yàn)證,纖維桿元模型既能保證精度,又大量減少計(jì)算工作量及存儲(chǔ)空間,取得了較好效果,可推廣應(yīng)用于實(shí)際工程的抗震非線性分析中.本文通過(guò)對(duì)已有剪力墻的微觀模型及宏觀模型進(jìn)行綜合比較分析,基于Fiber模型的概念,提出了剪力墻的纖維墻元模型,即由僅考慮單元受彎的纖維子單元及僅考慮單元受剪的剪切子單元合成的墻元模型,通過(guò)本文多個(gè)算例的驗(yàn)證,本模型能適用于高層及復(fù)雜結(jié)構(gòu)的非線性計(jì)算分析.在靜力非線性分析方面,本文首先參照Chop

3、ra提出的模態(tài)Pushover分析(Chopra,2001),推導(dǎo)了模態(tài)靜力非線性分析方法(MPA);應(yīng)用本文提出了等效單自由度體系目標(biāo)位移求解的彈塑性時(shí)程迭代法,利用MPA方法對(duì)10層框剪結(jié)構(gòu)原型、12層框架結(jié)構(gòu)模型及40層浦東香格里拉酒店進(jìn)行了靜力非線性分析,對(duì)10層框剪結(jié)構(gòu)算例,本文還求解了其在FEMA-273推薦的三種不同水平荷載模式下的Push-over計(jì)算結(jié)果,并同MPA計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較.表明在不同荷載模式作用下,考慮模態(tài)響

4、應(yīng)組合的MPA方法計(jì)算精度最高;在三種單一荷載模式作用下進(jìn)行的靜力推覆分析結(jié)果中,SRSS精度最高,ELF方法次之,均布荷載模式最差.本文利用以上多個(gè)算例結(jié)果,提出采用模態(tài)質(zhì)量參與系數(shù)λ進(jìn)行MPA方法的模態(tài)選擇,并提出相應(yīng)的準(zhǔn)則,為MPA方法的推廣應(yīng)用提供了模態(tài)選擇的判據(jù).另外,本文研究表明在靜力非線性分析中,結(jié)構(gòu)基本周期對(duì)計(jì)算精度的影響較大;對(duì)于長(zhǎng)周期結(jié)構(gòu),尤其當(dāng)結(jié)構(gòu)基本周期與場(chǎng)地特征周期接近時(shí),通常僅考慮低階振型響應(yīng)誤差會(huì)較大,這時(shí)