考虑R-μ规律及其它综合影响的二级抗震措施改进方案研究

考虑R-μ规律及其它综合影响的二级抗震措施改进方案研究

论文摘要

国外各本设计规范普遍接受了R -μ基本规律,即不论处于哪一个设防烈度分区,在所选的设计用相对偏低的地震作用水准与对结构的延性需求之间都存在同样的对应关系,中国规范是唯一没有接受这一基本规律的设计规范,它采用的是在对不同设防烈度分区选用相同的设计用地震相对作用水准的前提下对各设防烈度区取用不同的抗震措施。为了考察到底哪一种做法更加合理,在学科团队对这个问题安排的全面考察计划中本文分担了下列工作并取得了相应的初步研究成果。①针对目前在钢筋混凝土框架结构非弹性动力反应分析中采用多种“刚度方案”的局面,对各种刚度方案的特点做了分析和评价,在指出某些刚度取值方案存在的不足的前提下,选取了基于大量试验结果的“Fardis刚度方案”作为本文所用刚度方案,并做了采用不同刚度方案的多层多跨框架结构非弹性动力反应分析结果的对比,证实了刚度方案的不同会给非弹性动力反应分析结果带来影响;②初步识别中国9度0.4g区一级抗震等级的抗震措施和欧洲EC8-EN1998-1规范的高延性等级的抗震措施具有一定相似性的前提下,选择了中国0.4g区一级抗震等级的一榀典型框架和欧洲0.4g区高延性等级和中等延性等级的两榀典型框架分别严格按这两本规范完成设计,并分别进行了相当于我国0.4g区罕遇地震水准输入下结构非弹性动力反应性态的对比。对比结果表明:中国设计用地震水准更接近欧洲高延性等级设计用地震水准;中国和欧洲高延性算例具有相近的动力反应特征。从而确认了0.4g区按中国一级抗震等级设计的框架结构与按欧洲高延性等级设计的框架结构的抗震性态具有可比性;③为了达到9度0.4g区一级抗震等级的抗震性能,对我国8度0.3g区二级抗震框架结构设计了三个系列的调整措施。三个系列调整方案具体为:(1)调整公式∑Mc=ηcMb中的ηc;(2)调整公式∑Mc= 1 . 2Mbua中的1.2系数;(3)调整地震力降低系数R值,即2.86。然后按每种调整后方案设计出典型钢筋混凝土框架,对其进行非弹性动力反应分析,并考察哪种方案的抗震性态与9度区一级抗震等级具有相同表现。通过分析得出对于8度0.3g区可以取用比9度区略偏弱的抗震措施就可以达到与9度区相近的抗震性能,并讨论了这一初步结论的理论依据。通过本文上述分析研究可以得出以下倾向性结论,即在国外规范执行的不论设防分区只要R取值相同抗震措施就应相同的做法与中国规范执行的各设防分区R取值相同但抗震措施差异很大的做法之间,更加符合抗震反应规律及设计特点的可能是处在这两种做法之间但更偏国外方案一些的做法,其原因在于,设防烈度越低,地震作用所起作用相对越小,非抗震要求及其他构造措施对结构的辅助强化作用越明显,故在相同的R下对μ的要求可望逐步放松。当然,这一结论需要后续研究完成对8度0.2g和7度0.15g和0.1g区结构的对比分析后最后确认。

论文目录

  • 中文摘要
  • 英文摘要
  • 1 绪论
  • 1.1 各国抗震设计遵循的R-μ基本准则
  • 1.2 研究目的和主要研究内容
  • 2 刚度方案的探寻
  • 2.1 钢筋混凝土框架结构的动力分析模型
  • 2.1.1 结构整体分析模型
  • 2.1.2 杆件单元分析模型
  • 2.2 单元恢复力模型
  • 2.3 构件恢复力模型的刚度方案
  • 2.3.1 构件的初始刚度
  • 2.3.2 构件的屈服割线刚度方案
  • 2.3.3 刚度方案的总结
  • 2.4 不同刚度方案的分析对比
  • 2.4.1 刚度方案的对比图
  • 2.4.2 三个算例的层间位移角最大时刻的塑性铰分布图
  • 2.4.3 罕遇水准下三个算例分析结果的对比
  • 2.5 本章小结
  • 3 中欧规范结构抗震性能的对比
  • 3.1 本文设计典型算例主要采用的规范
  • 3.1.1 典型算例主要采用的中国抗震设计规范
  • 3.1.2 典型算例主要采用的欧洲统一规范
  • 3.2 中、欧抗震设计规范设计的详细对比
  • 3.2.1 建筑物重要性等级的划分及其在抗震设计中的考虑方式
  • 3.2.2 建筑场地类别的选取
  • 3.2.3 算例设计所用地震加速度大小
  • 3.2.4 算例的结构选型及截面尺寸
  • 3.2.5 算例采用的确定设计地震基底剪力的思路
  • 3.2.6 算例采用设计地震基底剪力的分配方式
  • 3.2.7 考虑地震作用效应的荷载组合以及荷载作用情况
  • 3.2.8 算例的能力设计措施
  • 3.3 非线性动力反应分析
  • 3.3.1 非线性动力反应分析程序简介
  • 3.3.2 梁柱屈服轨迹的确定
  • 3.3.3 构件刚度方案以及恢复力模型骨架线的确定
  • 3.3.4 地面运动记录的选取与标定
  • 3.4 非线性动力反应分析结果对比
  • 3.5 非线性动力反应分析结论
  • 3.6 本章小结
  • 4 我国8 度0.3g区二级抗震等级“强柱弱梁”措施的改进方案
  • 4.1 典型钢筋混凝土平面框架的设计
  • 4.1.1 典型钢筋混凝土平面框架的设计总体要求和思路
  • 4.1.2 典型钢筋混凝土平面框架的设计基本信息
  • 4.2 对典型钢筋混凝土平面框架进行的非线性动力反应分析
  • 4.3 典型钢筋混凝土平面框架的非线性动力反应分析结果
  • 4.3.1 出现第一批塑性铰的地震强度水准的结构反应性态
  • 4.3.2 罕遇地震作用下结构的反应性态
  • 4.3.3 对应结构失效的地震强度水准的结构反应性态
  • 4.3.4 对应结构形成层侧移的地震强度水准的结构反应性态
  • 4.3.5 多遇地震和设防地震作用下结构的反应性态
  • 4.3.6 结论
  • 4.4 本章小结
  • 5 结论与展望
  • 5.1 本论文主要结论
  • 5.2 对后续研究工作的展望
  • 致谢
  • 参考文献
  • 附录
  • 相关论文文献

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