建筑结构Pushover分析方法的实用性研究

论文摘要

地震灾害的高度不可预见性,以及近年来地震灾害引起的巨大人员伤亡和经济损失,推动了抗震设计理论的发展。随着基于性能抗震设计思想的提出和发展,作为一种简化的实现性能设计分析的方法,Pushover分析方法引起了广大学者和工程人员的兴趣,并得到了广泛的研究。该方法避免了非线性动力分析的繁琐,又具有较好的准确性,是一种简单而有效的结构抗震能力评价方法。因此,该方法的研究既具有理论价值,又具有工程现实意义。基于此,本文以钢框架结构为例,对Pushover方法在工程中的实用性进行了探讨。本文首先介绍了基于性能的抗震设计理论,国内外静力弹塑性分析方法的研究现状,并总结了静力弹塑性分析方法的优点和缺点。其次介绍了静力弹塑性分析方法的基本原理,重点对能力谱法、目标位移法和MPA（模态静力弹塑性分析）法进行了详细论述,同时对分析结果有重大影响的侧向力分布方式和高阶振型也做了详细研究。本文介绍了SAP2000分析软件中实现静力和动力弹塑性分析的主要手段和参数的选取,利用该软件对一幢12层钢框架结构进行Pushover分析和动力弹塑性分析。通过加载15种荷载工况,得到了结构X向和Y向的静力弹塑性分析结果,并对几种加载模式和是否考虑P-Δ效应下的结果进行比较,综合评估了结构的抗震性能。通过输入三种天然地震波,得到了结构Y向的动力弹塑性分析结果,并和Pushover分析结果进行比较,得出了一些实用性的结论。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 静力弹塑性Pushover分析方法的发展概况
• 1.2.1 国外对静力弹塑性分析方法的研究状况
• 1.2.2 基于结构性能的抗震设计方法
• 1.2.3 国内对静力弹塑性分析方法的理论研究
• 1.3 静力弹塑性Pushover分析方法的优点
• 1.4 静力弹塑性Pushover分析方法尚需完善之处
• 1.5 本文主要研究工作
• 第2章 静力弹塑性分析方法的基本理论
• 2.1 概述
• 2.2 侧向荷载作用下结构的荷载-位移曲线图
• 2.3 等效单自由度体系的建立
• 2.4 能力谱法
• 2.4.1 能力谱曲线的建立
• 2.4.2 需求谱曲线的建立
• 2.4.3 弹塑性反应谱（需求谱）曲线
• 2.4.4 结构抗震能力评估
• 2.5 目标位移法
• 2.6 MPA分析方法
• 2.6.1 MPA分析方法的基本原理及公式推导
• 2.6.2 MPA分析方法的基本步骤
• 2.7 改进模态Pushover（MPA）分析方法
• 2.8 Pushover分析基本方法评价
• 第3章 Pushover分析的水平加载模式
• 3.1 概述
• 3.2 与振型相关的侧向力加载模式
• 3.3 与质量相关的侧向力加载模式
• 3.4 自适应性侧向力分布模式
• 第4章 结构非线性分析在SAP2000中的实现
• 4.1 静力弹塑性分析法在SAP2000中的实现
• 4.1.1 框架塑性铰的定义与指定
• 4.1.2 Pushover分析工况定义
• 4.1.3 Pushover中结果分析和性能评价
• 4.2 动力弹塑性时程分析方法在SAP2000中的实现
• 4.2.1 动力弹塑性时程分析方法的基本步骤
• 4.2.2 地震波的选择
• 4.2.3 振动模型的选择
• 4.2.4 结构振动方程的求解方法选择
• 4.2.5 SAP2000中结构的非线性问题
• 4.2.6 SAP2000中非线性时程分析阻尼比的设置
• 第5章 某钢框架结构抗震性能分析及评价
• 5.1 钢框架结构工程概况
• 5.1.1 结构平面结构布置图及三维模型图
• 5.1.2 基本设计参数
• 5.2 钢框架结构模态分析和反应谱分析
• 5.3 钢框架结构静力弹塑性（Pushover）分析
• 5.3.1 SAP2000静力弹塑性分析参数选取
• 5.3.2 钢框架结构静力弹塑性分析结果评价
• 5.4 钢框架结构动力弹塑性分析
• 5.4.1 SAP2000动力弹塑性分析参数选取
• 5.4.2 SAP2000动力时程分析结果评价
• 5.5 小结
• 结论与展望
• 结论
• 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文