基于多阶段模态荷载组合的标准地震作用研究

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动力非线性分析方法存在地震波筛选影响大和计算耗时的不足,因此静力非线性分析方法成为目前抗震性能评估的主流方法之一。本文以基于静力非线性分析方法的地震作用模拟为出发点,立足于地震动频谱、持时和幅值三大特性,提出一种基于多阶段模态荷载组合的标准地震作用。基于多阶段模态荷载组合更新模式的理论研究,建立多阶段循环往复加载模式,并拓展到不同性能需求下结构抗震性能评估,实现静力地震作用模拟的标准化。本文解决地震输入问题,提供一种替代动力非线性分析方法的标准地震作用,可高效准确模拟结构体系非线性阶段响应需求。主要研究内容如下:基于多阶段模态荷载组合的单向加载模式。立足于地震动频谱特性,充分考虑高阶模态贡献和非线性阶段结构内力重分布的特性,提出一种基于多阶段模态荷载组合的单向加载模式。在模态荷载组合基础上,通过非线性阶段内力重分布特性的简化处理,建立了多阶段更新的单向加载模式。基于两个框架模型响应结果对比,明确了多阶段更新模式和性能点求解方法的合理性,验证了多阶段单向加载模式结构响应模拟的准确性和优越性。基于多阶段模态荷载组合的循环往复加载模式。立足于地震动持时特性,在多阶段模态荷载组合模式的研究基础上,考虑地震循环往复作用,提出一种基于多阶段模态荷载组合的循环往复加载模式。利用多阶段模态荷载组合模式、基于模态荷载组合的等效二折线概念和单自由度体系位移历程统计规律,建立了多阶段循环往复加载模式。基于两个框架模型响应结果对比,探讨了单向和循环往复加载模式机理性差异,验证了基于多阶段模态荷载组合的循环往复加载模式响应模拟的准确性和优越性。基于不同性能需求的地震作用标准化研究。立足于地震动幅值特性,实现了基于多阶段模态荷载组合地震作用的标准化。选取不同性能需求对应的地震作用,验证了改进方法结构响应模拟的准确性和适用性,实现了静力地震作用模拟的标准化。为便于研究理论的拓展应用,提出了基于标准地震作用的结构抗震设计应用,替代非线性动力时程分析进行结构弹塑性性能验算。
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