基于构件变形的RC结构静力与动力弹塑性分析对比研究

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基于性能的抗震设计方法,依赖于可靠的结构弹塑性分析结果。结构弹塑性分析方法包括静力弹塑性分析和动力弹塑性分析。动力弹塑性分析理论上能准确地预测强震引起的结构内力和变形,但地震波的随机性导致了计算结果的离散性,且计算资源消耗较大。静力弹塑性方法简单、直观、计算速度快,但它本身存在着一定的理论假设和缺陷,计算结果存在一定的误差。如何合理地选用弹塑性分析方法,兼顾计算结果准确性和计算效率,成为了工程实际中遇到的问题。本文以典型框架结构和典型剪力墙结构作为研究对象,应用RC构件变形指标评估构件的真实性能状态,对比研究静力和动力弹塑性分析方法的异同,评估静力弹塑性分析的准确性和适用性,主要研究内容与成果如下:(1)建立典型框架结构和典型剪力墙结构。以设防烈度和结构高度为变量,设计了9个典型框架结构和9个典型剪力墙结构,分别从结构两个主轴方向,采用组合模态推覆法进行静力弹塑性分析,以及输入符合规范要求的地震波进行动力弹塑性分析,共得到36个算例。并通过工程实例对典型结构分析得出的结论进行验证。(2)使用静力和动力弹塑性分析方法评估结构在大震作用下的性能。算例结果表明,在静力和动力弹塑性分析计算下,结构竖向构件的性能状态基本一致,耗能构件的性能状态有一定差异。(3)使用静力和动力弹塑性分析方法揭示结构的屈服机制。采用第一竖向构件失效准则作为结构倒塌的判定依据,对结构在倒塌失效时的构件性能进行评估,揭示结构的屈服机制。算例结果表明,尽管构件的性能状态有一定差异,但未影响结构破坏模式,静力和动力弹塑性分析计算下结构的屈服机制基本一致。(4)给出静力弹塑性分析的应用建议。算例结果表明,对于框架结构和150m以下的剪力墙结构,可以使用静力弹塑性分析对结构在大震作用下的抗震性能进行评估,并可使用静力弹塑性分析方法补充分析结构的屈服机制和构件损伤发展过程。(5)探讨了采用组合模态推覆法时需考虑的模态阶数,以及不同目标位移计算方法对结构静力弹塑性分析结果的影响,并给出相关建议。
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