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钢筋混凝土框架结构直接基于位移的抗震设计方法

钢筋混凝土框架结构直接基于位移的抗震设计方法

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作者：陈友坤湖南大学

学位级别：硕士

基于性能的抗震设计思想代表了现代抗震设计的发展方向。直接基于位移的抗震设计方法,本质上也是一种基于性能的抗震设计,以位移作为设计变量,注重目标位移的实现。即如何设计,使给定的目标位移在设计水准地震作用下实现。本文利用屈服... 详细信息

基于性能的抗震设计思想代表了现代抗震设计的发展方向。直接基于位移的抗震设计方法,本质上也是一种基于性能的抗震设计,以位移作为设计变量,注重目标位移的实现。即如何设计,使给定的目标位移在设计水准地震作用下实现。本文利用屈服强度折减系数,结合我国现行《建筑抗震设计规范》的加速度反应谱建立等延性位移谱。根据第一水准的目标位移由弹性位移谱确定体系的刚度,再根据目标屈服位移确定结构的屈服基底剪力,然后由等延性位移谱计算结构的延性系数,采用直接基于位移的抗震设计方法对单自由度体系实现了多级水准的抗震设防目标。通过假设位移放大系数,在设计过程中采用迭代的方法计算重力P-Δ效应的影响。以钢筋混凝土框架结构的各阶振型作为结构的侧移形状,将结构等效成N个弹性单自由度体系,使用直接基于位移的抗震设计方法对弹性体系进行设计。然后通过合理的假设,将考虑多阶模态影响的直接基于位移的抗震设计方法推广到弹塑性体系。并将该方法推广到平面单向非对称体系。通过四个算例验证了本文方法的可行性,并与时程分析的结果进行了对比,算例结果表明本文方法能够实现相应水准地震作用下多级性能目标的抗震设防,并且能够考虑重力P-Δ效应及高阶振型的影响,明确结构的屈服基底剪力、屈服位移、延性以及各级水准地震作用下的位移需求。采用直接基于位移的抗震设计方法计算高层钢筋混凝土框架的地震作用时,应考虑高阶振型的影响。高阶振型对结构层位移的影响不大,但是显著影响结构的层间位移,特别是上部楼层。由于平面非对称体系具有密集频谱,因此在抗震设计中必须考虑多阶模态的影响。只考虑结构基本振型的影响会低估多层及高层框架结构上部楼层的层间剪力,不能有效控制结构的层间位移,也不能应用于平面非对称体系。

关键词：直接基于位移的抗震设计多级设防目标多阶模态的影响钢筋混凝土框架

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