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预应力预制混凝土剪力墙结构直接基于位移的抗震设计方法及应用

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工程力学 2018年第2期35卷 59-66,75页

作者：杨博雅吕西林同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092

该文提出一种采用弹塑性位移谱的直接基于位移的抗震设计方法,对预应力预制混凝土剪力墙结构进行设计,依据初步设计的结构几何参数得到结构的屈服位移,根据大震作用下的设计目标位移,计算相应的延性系数,通过弹塑性位移谱获得结构的周期... 详细信息

该文提出一种采用弹塑性位移谱的直接基于位移的抗震设计方法,对预应力预制混凝土剪力墙结构进行设计,依据初步设计的结构几何参数得到结构的屈服位移,根据大震作用下的设计目标位移,计算相应的延性系数,通过弹塑性位移谱获得结构的周期,从而得到基底剪力,根据基底剪力和倾覆弯矩对剪力墙截面进行设计。然后针对通过该方法设计的4种不同层高的预应力预制剪力墙结构,使用有限元分析软件OpenSees对结构进行弹塑性时程分析,分析结果表明通过直接基于位移的设计实现了预应力预制剪力墙结构的预期抗震性能目标。

关键词：直接基于位移的抗震设计预应力预制混凝土剪力墙结构弹塑性反应谱自复位

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钢框架结构直接基于位移的抗震设计方法研究

地震工程与工程振动 2011年第4期31卷 106-113页

作者：熊二刚梁兴文张倩长安大学建筑工程学院陕西西安710061 西安建筑科技大学土木工程学院陕西西安710055 西安欧亚学院建筑工程学院陕西西安710065

将钢框架结构按其性能划分为使用良好、人身安全、防止倒塌三个水平,并用层间侧移角予以量化;采用钢框架的最大层侧移模式来确定其目标侧移曲线;在等效线性化的前提下,由等效位移用弹性位移反应谱求出等效周期,然后对构件进行刚度设计... 详细信息

将钢框架结构按其性能划分为使用良好、人身安全、防止倒塌三个水平,并用层间侧移角予以量化;采用钢框架的最大层侧移模式来确定其目标侧移曲线;在等效线性化的前提下,由等效位移用弹性位移反应谱求出等效周期,然后对构件进行刚度设计和承载力设计;用静力弹塑性分析方法对结构进行分析,校核其实际侧移曲线与满足性能目标的侧移曲线是否一致。采用此方法对一五层钢框架结构进行了分析。分析结果表明,该法简单实用,便于操作,且能控制结构在不同水准地震作用下的性能。最后采用动力时程分析法验证了该方法的可行性,为钢框架结构直接基于位移的抗震设计提供了一定的依据。

关键词：钢框架直接基于位移的抗震设计侧移模式层间侧移比动力时程分析

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直接基于位移的抗震设计方法及应用

科学技术与工程 2005年第17期5卷 1274-1276页

作者：陈跃进王树和北京科技大学土木与环境工程学院北京100083

简要阐述直接基于位移的抗震设计理论及方法,结合我国抗震设计规范,对一个七层RC框架结构进行了设计,并应用Pushover方法对设计进行了验证分析。

关键词：直接基于位移的抗震设计 RC框架结构 Pushover分析

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高层建筑结构直接基于位移的抗震设计方法

工业建筑 2008年第7期38卷 6-10,53页

作者：辛力梁兴文西安建筑科技大学结构工程与抗震教育部重点实验室西安710055

首先对结构进行自由振动分析,求出各阶振型的弹性自振周期及相应的振型值;然后根据各振型的自振周期,由位移反应谱导出单自由度体系的等效位移,接着由等效原理反推出结构各振型的弹性位移,振型组合后得到结构的位移曲线;再由与性能水平... 详细信息

首先对结构进行自由振动分析,求出各阶振型的弹性自振周期及相应的振型值;然后根据各振型的自振周期,由位移反应谱导出单自由度体系的等效位移,接着由等效原理反推出结构各振型的弹性位移,振型组合后得到结构的位移曲线;再由与性能水平相应的结构层间侧移角限值确定结构各振型目标侧移,对其分别进行分析计算,振型组合求得结构层间剪力,实现了考虑高振型影响的高层建筑结构直接基于位移的抗震设计。通过算例介绍了方法的全过程,并由弹塑性时程分析验证了方法的可行性,为高层建筑结构直接基于位移的抗震设计提供了一个可供参考的思路。

关键词：高层建筑高振型影响直接基于位移的抗震设计弹塑性时程分析

钢筋混凝土框架结构直接基于位移的抗震设计研究

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钢筋混凝土框架结构直接基于位移的抗震设计研究

作者：张程浙江大学

学位级别：硕士

基于性能的结构抗震设计理论是二十世纪九十年代土木工程学界出现的一种全新的抗震设计理念,引起广大学者的极大兴趣并展开了多方面的研究,直接基于位移的抗震设计方法是基于性能设计方法中的一种。现行抗震规范进行结构抗震设计时,第... 详细信息

基于性能的结构抗震设计理论是二十世纪九十年代土木工程学界出现的一种全新的抗震设计理念,引起广大学者的极大兴趣并展开了多方面的研究,直接基于位移的抗震设计方法是基于性能设计方法中的一种。现行抗震规范进行结构抗震设计时,第一步先按照基于强度的方法进行结构设计,然后第二步对设计的结构进行变形验算。而直接基于位移的抗震设计方法一开始就以结构位移为控制参数进行结构设计,从而能较好地把握结构在地震下的行为。本文回顾了结构抗震设计理论的发展过程,介绍了抗震发展的各个阶段:静力理论阶段、反应谱理论阶段、动力理论阶段以及现在广受关注的基于性能的理论阶段(PBSD);对直接基于位移的抗震设计思想以及具体设计步骤进行了详细的阐述,并应用此方法对一钢筋混凝土框架结构进行了直接基于位移的抗震设计,与按照现行抗震规范设计的结构从结构变形以及截面配筋方面进行了比较;推导了框架结构的位移模式,同时对位移模式对直接基于位移设计方法的影响进行了比较分析。通过设计实例可以看出,由于位移(或变形)比强度(或承载力)更能体现结构在地震作用下的性能,因而直接基于位移的抗震设计方法比现行的基于强度的抗震设计方法更加简单,从概念上来讲也更加清晰,同时直接基于位移方法设计的结构确实比规范设计的结构更能有效控制结构的位移。但是在配筋方面,直接基于位移的方法设计的结构的配筋要比规范设计的结构配筋要大,当结构的抗震设防水准提高时,甚至需要加大构件截面尺寸。通过不同位移模式的分析可以看出,不同位移模式对直接基于位移方法计算结果影响较大,因此,结构在地震下的位移模式还需进一步研究。

关键词：基于性能的抗震设计直接基于位移的抗震设计混凝土框架结构结构抗震设计理论位移模式

钢筋混凝土框架结构直接基于位移的抗震设计理论研究

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钢筋混凝土框架结构直接基于位移的抗震设计理论研究

作者：张韬滔西南交通大学

学位级别：硕士

基于性能的结构抗震设计理论是近年来土木工程学界出现的一种全新的抗震设计理论,引起了土木工程学者的浓厚兴趣并展开了多方面的研究,直接基于位移的抗震设计方法是基于性能的抗震设计方法中的一种。直接基于位移的抗震设计方法因其性... 详细信息

基于性能的结构抗震设计理论是近年来土木工程学界出现的一种全新的抗震设计理论,引起了土木工程学者的浓厚兴趣并展开了多方面的研究,直接基于位移的抗震设计方法是基于性能的抗震设计方法中的一种。直接基于位移的抗震设计方法因其性能水平确定比较直观,方法较易操作等优点,受到了众多学者的高度重视。本文全面地回顾了结构抗震设计理论的发展历程,详细介绍了抗震理论发展的各个阶段。同时对钢筋混凝土框架结构直接基于位移的抗震设计理论进行分析,对其基本理论框架做了全面的阐述。并在综合各类文献的基础上,采用了框架结构直接基于位移的抗震设计理论的一种具体设计方法,对一个八层框架结构分别在不同地震作用水平下具有不同的性能水平进行了设计,并利用静力弹塑性分析对设计结果进行校核。最后对不同的侧移模式对直接基于位移设计方法的影响进行了比较分析。通过设计的实例可以得出,由于位移比强度更能直观地体现结构在地震作用下的性能,因而直接基于位移的抗震设计概念比较清晰,方法比较简单。采用层间位移角作为框架结构性能水平的量化指标比较合理,能有效地控制框架结构在不同强度地震作用下的抗震性能,便于结构设计者对框架结构进行抗震设计。同时本文采用的直接基于位移的抗震设计方法的确能将框架结构的位移控制在目标位移之内,但当结构的抗震设防水准提高时,为了满足结构性能水平提高后的变形要求和强度要求,需要增加构件截面配筋或加大构件截面尺寸。通过不同侧移模式的分析可以得出不同侧移模式对直接基于位移的抗震设计方法的计算结果影响较大,因此,结构在地震下的侧移模式还需进一步研究。

关键词：基于性能的抗震设计直接基于位移的抗震设计性能水平层间位移角静力弹塑性分析侧移模式

SRC柱—钢梁混合框架直接基于位移的抗震设计方法研究

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SRC柱—钢梁混合框架直接基于位移的抗震设计方法研究

作者：王伸伟郑州大学

学位级别：硕士

基于性能的抗震设计理论是结构抗震设计的发展方向,直接基于位移的抗震设计思想作为性能化设计理论中的一种,是实现结构性能化设计思想的有效途径,由于其概念明确,操作简便,近年来得到国内外学者的重视,取得了诸多研究成果。大多数学者... 详细信息

基于性能的抗震设计理论是结构抗震设计的发展方向,直接基于位移的抗震设计思想作为性能化设计理论中的一种,是实现结构性能化设计思想的有效途径,由于其概念明确,操作简便,近年来得到国内外学者的重视,取得了诸多研究成果。大多数学者将直接基于位移的抗震设计理论应用于钢筋混凝土结构、钢结构,对混合结构如型钢混凝土柱-钢梁框架的研究偏少,而型钢混凝土柱-钢梁混合框架与传统的钢筋混凝土框架和钢框架相比,具有显著的性能或经济优势。故本文开展型钢混凝土柱-钢梁混合框架结构直接基于位移的抗震设计研究。参照国内外学者对框架结构基于性能的抗震设计理论的研究,提出型钢混凝土柱-钢梁混合框架结构直接基于位移的抗震设计中的性能水平、设防水准和性能目标,并采用层间位移角对其各个性能水平予以量化。利用通用有限元软件ABAQUS中的纤维模型对型钢混凝土柱-钢梁混合框架进行静力弹塑性分析,并采用已有的试验研究成果进行模型验证。在此背景下,介绍了直接基于位移的抗震设计的原理,通过一个八层型钢混凝土柱-钢梁混合框架的设计算例说明了具体的设计流程。对分别按照现行设计方法和直接基于位移设计方法设计的混合框架进行了对比分析,结果表明,该设计方法更能满足结构多阶段设防的要求,体现了性能化设计的思想,便于设计者对型钢混凝土柱-钢梁混合框架进行直接基于位移的抗震设计。

关键词：型钢混凝土柱-钢梁混合框架直接基于位移的抗震设计层间位移角纤维模型静力弹塑性分析

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框架结构直接基于位移的抗震设计方法研究

框架结构直接基于位移的抗震设计方法研究

作者：白顶有西安建筑科技大学

学位级别：硕士

随着经济和科技的发展,近年来震害现象出现了一些新的特点,因此地震工程专家提出了许多基于性能的抗震设计理论。目前基于位移的抗震设计方法凭借简单可行,与现行抗震设计规范衔接紧密等特点成为其中最具前景的抗震设计方法。本文围绕... 详细信息

随着经济和科技的发展,近年来震害现象出现了一些新的特点,因此地震工程专家提出了许多基于性能的抗震设计理论。目前基于位移的抗震设计方法凭借简单可行,与现行抗震设计规范衔接紧密等特点成为其中最具前景的抗震设计方法。本文围绕框架结构基于位移的抗震设计方法进行了一些研究工作。本文阐述了基于位移抗震设计理论的框架体系及其组成部分,介绍了基于位移抗震设计的直接和非直接方法并对其本质进行分析。在框架结构变形分析的基础上,从势能角度出发采用泛函理论和变分法推导了框架结构的侧移曲线,弥补了初始侧移曲线选择缺乏理论支持的不足。并根据该侧移曲线提出了确定结构目标位移的方法。通过分析指出了基于pushover的能力谱方法和直接基于位移设计方法具有相同的理论基础,由此提出了检验设计结果可靠性的三折线方法。针对直接基于位移抗震设计理论中等效高阻尼方法的不足,提出了使用弹塑性位移谱进行基于位移设计的思路和步骤。同时,通过一幢8层框架结构演示了本文所提目标位移确定方法的计算过程;对一幢6层框架结构进行了直接基于位移的抗震设计,并通过ETABS软件对设计结果进行了静力弹塑性分析,说明了本文所提方法的可行性。

关键词：直接基于位移的抗震设计泛函变分法侧移曲线位移反应谱静力弹塑性分析

大跨混合连接节点框架直接基于位移的抗震设计方法研究

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大跨混合连接节点框架直接基于位移的抗震设计方法研究

作者：翁晓晓重庆大学

学位级别：硕士

与传统基于力的抗震设计方法（FBD法）相比,直接基于位移的抗震设计方法（DDBD法）以位移变形为抗震设计的直接目标,能更精准、更经济地实现多样化的抗震性能目标。针对我国规范在无粘结预应力全装配混凝土框架结构抗震设计中仍采用基... 详细信息

与传统基于力的抗震设计方法（FBD法）相比,直接基于位移的抗震设计方法（DDBD法）以位移变形为抗震设计的直接目标,能更精准、更经济地实现多样化的抗震性能目标。针对我国规范在无粘结预应力全装配混凝土框架结构抗震设计中仍采用基于力方法的现状,本文将DDBD法推广应用于大跨混合连接节点框架的抗震设计,可以满足不同性能目标的抗震需求,并取得良好的经济效益,为其推广应用奠定基础。完成主要研究工作如下:基于课题组提出的混合连接节点CZM（Cohesive Zone Model,内聚力模型）有限元建模方法,采用ABAQUS建立大跨混合连接节点框架整体结构模型。针对一个典型算例,将DDBD法引入到大跨混合连接节点框架抗震设计,结合Pushover分析和迭代算法,分别完成多遇地震基本完好和罕遇地震防止倒塌两种性能目标的迭代设计,并提出了初始基底剪力调整系数建议值。通过典型算例FBD与DDBD抗震设计的对比分析,验证DDBD法目标位移精准控制和配筋经济的优越性。最后,以8度（0.2g）罕遇地震防止倒塌为性能目标,设计两榀层数分别为3层和5层的两跨大跨混合连接节点框架,通过非线性时程分析,从结构损伤破坏、位移响应、自复位和耗能性能等多方面,综合评价其抗震性能。得到主要结论如下:（1）DDBD迭代设计方法设计的大跨混合连接节点框架结构,实现了基底剪力和层间位移角误差不超过3%的良好收敛性,可以满足不同性能目标的抗震需求。通过在迭代初始设计阶段考虑不同性能目标的基底剪力调整系数,可显著减少迭代次数。（2）针对同一典型算例,相较于FBD法,DDBD法多遇地震基本完好性能目标设计基底剪力降低了32.2%,预应力配筋量降低了27.5%,普通钢筋纵筋配筋量降低了20.7%。尽管罕遇地震防止倒塌性能目标虽基底剪力有所提高,但由于不考虑材料和荷载组合分项系数,配筋量仍有所降低,预应力筋和普通钢筋量分别降低了21.6%和15.6%,DDBD法表现出良好的经济性。（3）设计的两榀多层大跨混合连接节点框架结构,在8度（0.2g）罕遇地震作用下未出现整体破坏和局部破坏,抗震性能优良。在各自7条地震波下,算例框架均满足目标位移角1/50的要求,并表现出典型的梁铰耗能机制。（4）预应力筋在地震过程中无明显塑性变形和预应力损失,大部分耗能钢筋发生屈服,但强化程度不高,自复位和耗能性能良好。除个别地震波下有少数框架梁端核心区边缘混凝土被压溃,其余核心区混凝土均未出现破坏。按照《民用建筑可靠性鉴定标准》（GB50292-2015）评级标准,框架层间位移角安全性为u级,使用性除个别波为级外,其余均为s级。残余裂缝集中出现在梁柱结合面,虽多为(8s级裂缝,但不影响结构安全。结构在罕遇地震后,无需构件修复或钢筋更换,仅对结合面完成封闭处理即可继续使用。

关键词：预应力混凝土大跨混合连接节点框架结构直接基于位移的抗震设计抗震性能