论文摘要
几十年来，各国学者对地震力理论进行了大量的研究，而基于位移延性的地震力调整系数是其中很重要的一个分支，但是早期的研究计算所基于的地震波记录较少，没有考虑地震波本身的频谱特性对地震力调整系数的影响，也没有区分考虑延性和耗能能力对地震力调整系数的影响。为此，本文首先对地震力调整系数的发展和各国抗震规范中对于地震力调整系数的规定进行了回顾。利用单自由度（SDOF）体系弹塑性动力时程分析程序，计算了四类场地下各74～106条地震波输入后的结构动力响应。分析发现，加速度反应谱和地震力调整系数谱相关的特征周期是不同的，后者比前者更长。为此本文对地震波的特征周期进行了研究，分析了绝对输入能谱、速度谱、功率密度谱、地震力折减系数谱、地震波的傅立叶幅值谱和加速度谱，根据这些谱的最大幅值确定相应的卓越周期，结果表明前5种谱的卓越周期相同或非常接近，而加速度谱的卓越周期较小。本文又通过简谐激励下的谱分析，发现加速度谱的卓越周期更小的原因是加速度对于短周期激励更加敏感。计算得到了地震波记录的特征周期TgR和Tga分别用于标准化地震力调整系数谱和屈服强度系数谱。利用计算所得的动力响应，构建了修正Clough模型、理想弹塑性、剪切滑移和双线性弹性四类滞回模型下的地震力调整系数谱。分析了动力P-△二阶效应和结构抗侧强度对结构动力稳定和地震力调整系数的影响。对层间恢复力是理想弹塑性滞回模型的多自由度（MDOF）体系进行了弹塑性动力时程分析，得到了MDOF体系的地震力调整系数RMDOF，与单自由度体系的地震力调整系数RSDOF相比，得到了考虑MDOF效应对R的影响系数RM。结果表明，RM与层数、延性、标准化周期、层间刚度比和强度比有关。计算了等强度折减的双折线弹塑性滞回模型的SDOF体系在地震作用下的弹塑性位移响应，得到了周期标准化的，不同场地类型、强度折减系数、阻尼比、后期刚度和二阶效应等参数组合的位移比值谱，可用于由弹性位移计算最大弹塑性位移反应。分析了根据设防烈度要求确定的EPP模型包络的SDOF体系在不同峰值加速度地震作用下的延性响应，发现其对应各标准化周期T/TgR地震力折减系数R的分布均服从对数正态分布，得到了其概率密度分布函数，结合地震烈度的概率密度函数，最后得到结构在遭遇不同于设防烈度的地震作用时，其延性需求大于特定R的失效概率。为了便于计算地震力，采用间接和直接方法，得到了具有不同保证率的四类场地上的弹塑性屈服强度系数谱，并采用Tga标准化，能较好地保留其在特征周期Tga附近的峰值特征。又建议了同时采用特征周期Tga和TgR标准化的弹塑性屈服强度系数谱，即将谱曲线的水平周期轴分成三段：0<T<Tga，Tga<T<TgR和T>TgR三段，这样得到的谱能够尽可能地保留谱曲线在Tga和TgR处的峰值特征。利用屈服位移在结构设计过程中的稳定性，提出了可描述屈服位移△y和屈服强度系数Cy之间关系的屈服点谱YPS（Yielding Point Spectra）。以屈服位移△y作为基本设计参数的YPS谱是一种等延性反应谱，不但可以直接用于抗震结构的弹塑性设计，还可以用于验算结构在地震作用下的最大弹塑性位移反应。
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