能力谱法的等效阻尼比模型改进研究

来源 :中国地震局工程力学研究所 | 被引量 : 6次 | 上传用户:bigboss555
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Pushover分析方法本质为一种静力分析方法,可模拟分析在地震作用下结构构件塑性铰出现的先后顺序及各个阶段的地震作用下的结构破坏状态,是实现结构基于性态抗震设计的重要手段。在该方法中一般采用能力谱法来求取结构性能点,等效阻尼比模型的确定对能力谱法估计结构地震反应的精度影响很大。为使能力谱法既简洁高效,又能对结构的性能点估计的更加合理,本文对此开展相关研究,提出了用于能力谱法的等效阻尼比改进模型,主要内容有以下几点:1.对Pushover方法的基本原理,对求取性能点的能力谱方法的概念、原理及步骤进行了详细的介绍;对等效阻尼比模型的研究现状做了详细的整理和总结。2.对ATC-40中的能力谱法的安全性进行验证。设计并分析了一栋3层钢筋混凝土框架结构,分别采用能力谱法和非线性时程分析法求解最大层间位移角。通过对比发现,在时程分析法所采用地震动的归一化反应谱与对应的规范设计谱在结构自振周期附近拟合相对较好的情况下,能力谱法得到的最大层间位移角较非线性时程分析法的偏小,即对结构地震反应估计不足。究其原因,发现能力谱法的等效阻尼比模型是基于结构最大位移处的滞回耗能得到的,但在实际地震作用下,结构各点反应的滞回关系并不总是遵循最大位移处的滞回关系,因此存在对等效阻尼比估计过高,导致对地震反应估计偏低的问题。3.针对ATC-40中采用的能力谱法对结构地震反应估计不足展开研究,本文为与Pushover分析方法所用的分析模型相一致,采用单自由度分析模型,根据不同场地类别及远、近场等条件选取地震动,经大量非线性时程分析拟合得到结构谱位移Sd和谱加速度Sa的关系曲线,并与采用包括ATC-40能力谱法等效阻尼比模型的7种等效阻尼比模型折减规范设计反应谱得到的谱位移Sd和谱加速度Sa关系曲线进行对比,发现现有等效阻尼比计算模型并不适用能力谱法。由此当设计谱转换到需求谱时,通过改变阻尼比进行折减拟合,给出了等效阻尼比随着延性系数的变化曲线,最终拟合出适用于能力谱方法的改进等效阻尼比模型。4.将采用上述改进等效阻尼比模型的能力谱法简称为本文能力谱法,为验证该方法在实际结构应用中的精度问题,又增加设计了5层和7层钢筋混凝土框架结构,分别对3、5及7层钢筋混凝土框架结构进行Pushover分析和根据《GB50011-2010建筑抗震设计规范》选取的不同地震动进行非线性时程分析,将ATC-40中能力谱方法和本文能力谱法得到的性能点的最大位移及最大层间位移角和时程分析结果对比,发现在地震动归一化反应谱与对应规范设计谱在结构自振周期附近拟合较好的情况下,本文能力谱法能做出相对较好的地震反应估计。
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