抗震框架结构能量反应的初步分析

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基于性能的抗震设计思路旨在使设计的结构满足性能最低水准及业主的要求。而结构在地震作用过程中将会经历一系列吸收、转化和耗散能量的过程,结构能否抵御强烈地震的作用取决于结构及其构件的弹塑性变形和耗散地震能量能力的大小。因此结构应该具有预期功能下弹塑性变形和滞回耗能的能力。 目前,研究者一般使用层间模型来计算结构的能量反应。但是在地震动作用下,框架结构中梁柱的变形将相互影响,运用杆系模型作为计算模型较层模型更能反映框架结构在抗震过程中的实际反应情况。因此,本文采用简化的杆系分析模型,针对目前基于性能的抗震设计思路,对结构抗震性能的位移及能量指标进行了讨论,以便为完善及发展基于性能的抗震设计思路提供研究基础。 基于此目的,本文进行了以下工作: ①讨论了一个五层框架结构在三种不同类型(长、中和短持时)地震动输入下,在结构失效时刻或地震结束时刻结构的位移及能量反应,从这些反应的分析中指出结构的滞回耗能应是结构的主要抗震性能指标之一。 ②对比了位移破坏准则与双指标破坏准则在判断结构失效时的差异以及不同双指标破坏模型在评价结构失效时的差异。计算了框架结构中柱和梁的损伤指数,指出应当考虑梁的损伤对结构整体失效所带来的影响。同时,提出应考虑结构的不同抗震性能水准及业主所能承受的风险水准来考虑计入梁损伤时梁的损伤权重系数。 ③比较了不同配筋率和轴压比下梁柱耗能比改变的规律。并就不同配筋率和轴压比对梁柱耗能比改变的效果作了对比研究。 ④从结构能量反应的角度出发,讨论了双指标选波方案的不足。指出在选择地震动时应该考虑地震动本身的能量分布规律及强震持续时间。提出通过单自由度体系的弹性能量谱来弥补双指标选波方案的不足。
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