不規(guī)則鋼筋混凝土框架結構基于性能的抗震設計理論和方法.pdf

1、隨著基于性能抗震設計理論逐步被地震工程界所認同，對其研究已成為當前地震工程界的熱點。該理論以結構抗震性能分析為基礎進行設計，可充分發(fā)揮工程師的主動性，是設計理念上的一次變革，開展這方面的研究對工程結構的抗震設計具有重大的意義。本文圍繞不規(guī)則鋼筋混凝土結構基于性能的抗震設計與方法進行了以下幾個方面的研究工作。
　　 針對我國現行抗震規(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狀，提出一中小震的概念，從而形成“四水

2、準”的設防目標。在統(tǒng)計分析大量國內外鋼筋混凝土柱試驗數據的基礎上，建立了結構在地震作用下處于暫時使用和修復后使用性能水平的量化指標。通過計算分析，表明按現行規(guī)范“小震不壞”進行設計的結構，不一定能保證“中震可修”，而按照本文提出的“中小震”進行結構抗震設計，可以保證“中震可修”。
　　 通過單自由度的動力方程，以屈服承載力系數ζy為參量，建立了基于延性系數的彈塑性需求曲線方程，通過單自由度體系的計算分析，得到等ζy。延性需求譜和

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

4、出的側向力分布模式可以較好的用于剛度發(fā)生突變時豎向不規(guī)則框架結構的非線性靜力分析。
　　 考慮結構在地震作用下不同反應階段的動力特性，根據結構的振型分析，按照結構在不同地震作用水平時的性能要求，采用報型反應譜法，建立起結構在不同地震作用水平下的彈塑性需求曲線族，即結構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。通過計算分析，結果表明層間能力譜法可以有效的用于對豎向不規(guī)則結構進行基于性能的抗震設計和評估，

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

6、層間側移角等與時程分析結果符臺較好。
　　 從現行規(guī)范對平面不規(guī)則結構的限制條件出發(fā)，推導出了結構層間扭轉角與扭轉位移比的關系式，結合框架結構在不同性能水平下的層問側移角限值，建立了平面不規(guī)則框架結構在不同地震作用水平下的扭轉角需求曲線，提出了扭轉角能力譜法。計算分析表明，按照本文所提出的扭轉角能力譜法可方便有效的對平面不規(guī)則框架結構進行基于性能的抗震評估和設計。
　　 地震易損性分析與基于性能的抗震設計理論相結臺，可以