结构抗震静力弹塑性分析方法(Pushover)的研究与改进

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相比于其他抗震设计方法,静力弹塑性(Pushover)分析方法有很多自己的优点,这也使得它越来越被设计人员接受和使用,很多国家都把它列入到自己的设计规范中,然而它的理论基础并不严谨,还有很多缺陷值得我们去改进。本文就静力弹塑性分析方法中的位移形状向量的选取和塑性铰的定义做了如下研究:(1)对静力弹塑性分析方法的研究现状、优点与不足及今后研究的方向做了阐述;接着对该方法的基本原理和实施时的关键步骤做了详细介绍,并通过部分手算的形式对一规则的钢框架结构做了静力弹塑性分析和弹性反应谱分析;(2)对传统静力弹塑性分析方法的位移形状向量的选取做了改进,改进后的位移形状向量考虑了高阶振型和屈服前后刚度变化的影响,并用FORTRAN90语言编写了利用能力谱法求解目标位移的程序,经实例分析和比较知本文改进的位移形状向量下静力弹塑性分析的结果比传统静力弹塑性分析方法更接近于动力弹塑性时程分析的结果;(3)采用我国现行混凝土规范中的材料本构关系,推导了混凝土构件截面的N-M-φ关系并用MATLAB语言编写了求解程序,利用该程序讨论了混凝土强度等级、受拉区钢筋的配置及轴压比对混凝土截面延性系数的影响,结果表明混凝土强度等级的降低、受拉区钢筋的配筋率和强度及构件轴压比的增大均会降低截面延性;(4)利用前面得到的N-M-φ关系和推导出的杆端屈服转角及极限转角的简化计算公式,自定义一平面框架各梁的M3铰和各柱的P-M3铰,并输入到SAP2000的相关界面内对该结构做Pushover分析并与默认铰得到的结果进行比较,结果表明塑性铰的自定义是有必要的。
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