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钢筋混凝土框架—剪力墙结构直接基于位移的抗震设计理论与方法研究

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钢筋混凝土框架—剪力墙结构直接基于位移的抗震设计理论与方法研...

作者：蒋建西安建筑科技大学

学位级别：硕士

基于性能的抗震设计理论和方法是各国地震工程专家近年来广泛讨论的课题。本文对国内外基于位移的抗震设计研究成果进行了较系统的综述与分析，在已有框架-剪力墙结构抗震性能研究的基础上，针对现行抗震设计方法的不足，提出了钢筋混... 详细信息

基于性能的抗震设计理论和方法是各国地震工程专家近年来广泛讨论的课题。本文对国内外基于位移的抗震设计研究成果进行了较系统的综述与分析，在已有框架-剪力墙结构抗震性能研究的基础上，针对现行抗震设计方法的不足，提出了钢筋混凝土框架-剪力墙结构直接基于位移的抗震设计方法，并对其进行了一些研究和探索，主要内容如下：对国内外框架和剪力墙的模型试验数据进行分析，量化了刚度退化系数与层间侧移角之间的关系，并将其结果引入框架-剪力墙结构直接基于位移的抗震设计方法中。在分析框架．剪力墙结构整体侧移曲线特征的基础上，指出其反弯点高度处的层间侧移值是确定框架-剪力墙结构的等效单自由度体系的一个重要参数，并基于此提出了一种目标位移的确定方法。在对框架-剪力墙结构受力变形特性分析的基础上，提出按侧移相等的原则将框架-剪力墙结构中的剪力墙等效为框架柱。利用SAP2000N程序对其建立了空间模型，通过空间静力弹塑性分析验证了其等效的合理性。结合我国三水准抗震设防原则，采用直接基于位移的抗震设计方法对一幢10层框架-剪力墙结构进行了分析。同时利用SAP2000N大型有限元分析程序对结构进行了空间静力弹塑性分析，对结构的抗震性能和抗震能力作出综合评价。

关键词：框架-剪力墙直接基于位移的抗震设计刚度退化系数反弯点简化模型空间静力弹塑性分析

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高层建筑结构直接基于位移的抗震设计方法

高层建筑结构直接基于位移的抗震设计方法

作者：辛力西安建筑科技大学

学位级别：硕士

简要介绍了基于性能/位移的抗震设计基本理念、研究现状及研究成果，着重叙述了基于位移的抗震设计的基本方法及其设计过程。本文在以往基于位移的抗震设计研究基础上，着力解决直接基于位移的抗震设计中的两个问题，以使这种新的抗震... 详细信息

简要介绍了基于性能/位移的抗震设计基本理念、研究现状及研究成果，着重叙述了基于位移的抗震设计的基本方法及其设计过程。本文在以往基于位移的抗震设计研究基础上，着力解决直接基于位移的抗震设计中的两个问题，以使这种新的抗震设计方法更加完善。 (1)直接基于位移的抗震设计如何考虑高振型的影响。本文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，由规范标准加速度反应谱或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直接基于位移的抗震设计。 (2)怎样使结构在地震作用下的预期位移与实际位移更好的相吻合，实现结构的优化设计。本文探讨了静力弹塑性分析验证过程中遇到的几种情况及其产生原因，指出建筑结构设计方案在基于位移的抗震设计中的重要性。从结构的侧移模式出发，导出结构一定性能水平的目标顶点位移，建立结构目标顶点位移与等效位移的关系式，根据位移反应谱，由等效位移推出框架结构在各性能水平的目标周期。然后，由Pushover曲线确定结构刚度退化机理，导出结构各性能水平相应的自振周期，根据结构各性能水平自振周期与目标周期的关系确定结构最优设计方案。既使得结构预期位移与实际位移达到最大限度的接近，又实现了结构的经济性要求。通过算例介绍了本文方法的全过程，并由静力弹塑性分析验证了各方法的可行性，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：高层建筑结构直接基于位移的抗震设计高振型影响优化设计目标周期静力弹塑性分析

钢筋混凝土框架—剪力墙结构直接基于位移的抗震设计—理论与方法

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钢筋混凝土框架—剪力墙结构直接基于位移的抗震设计—理论与方法

作者：武江传西安建筑科技大学

学位级别：硕士

基于位移的抗震设计是基于性能的抗震设计的重要方法之一,而直接基于位移的抗震设计方法因其思路明确,方法简单,是最有前途的抗震设计方法。本文分析了现行抗震规范设计方法的缺点以及近年来在历次地震中出现的问题,回顾了基于性能/位... 详细信息

基于位移的抗震设计是基于性能的抗震设计的重要方法之一,而直接基于位移的抗震设计方法因其思路明确,方法简单,是最有前途的抗震设计方法。本文分析了现行抗震规范设计方法的缺点以及近年来在历次地震中出现的问题,回顾了基于性能/位移抗震设计理论的发展和现状,系统地概括了基于位移抗震设计的理论框架,提出了钢筋混凝土框架-剪力墙结构直接基于位移的抗震设计方法,并对其应用作了一些研究和探索,主要内容有: 分析了钢筋混凝土框架-剪力墙结构的变形特点、侧移成分及侧向刚度,指出了引起钢筋混凝土框架-剪力墙结构达到性能目标的位移是层间切线位移角,并通过连续化的方法得出这种结构首先达到位移限值的位置。提出了方便实用的钢筋混凝土框架-剪力墙结构直接基于位移的抗震设计方法,并应用于一幢10层钢筋混凝土框架-剪力墙结构,同时利用大型有限元分析软件SAP2000n对所设计的结构进行了空间Pushover分析,评价了该结构的抗震性能和抗震水平。

关键词：框架-剪力墙直接基于位移的抗震设计位移限值空间静力弹塑性分析

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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钢筋混凝土框架结构直接基于位移的抗震设计方法

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

多层自复位支撑钢框架直接基于位移的抗震设计方法研究

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多层自复位支撑钢框架直接基于位移的抗震设计方法研究

作者：杨雪飞北京交通大学

学位级别：硕士

支撑框架是一种常用的抗侧力结构形式,在地震作用下,该类结构由于利用自身的弹塑性变形耗散地震能量,震后通常会出现较大残余位移,导致结构震后修复费用大。为了改善普通支撑框架的抗震性能,降低震后修复费用,提高结构的功能可恢复性,... 详细信息

支撑框架是一种常用的抗侧力结构形式,在地震作用下,该类结构由于利用自身的弹塑性变形耗散地震能量,震后通常会出现较大残余位移,导致结构震后修复费用大。为了改善普通支撑框架的抗震性能,降低震后修复费用,提高结构的功能可恢复性,一种新型结构形式—自复位支撑框架结构被广泛研究。基于性能的抗震设计已成为地震工程界的热门研究方向,其要求结构在某一设计地震水准下能够实现预定的性能目标。在众多实现结构性能化设计的方法中,直接基于位移的抗震设计法被认为是一种行之有效的方法。本文以预压碟簧自复位摩擦耗能支撑钢框架为对象,通过理论分析与研究,建立了自复位支撑钢框架结构直接基于位移的抗震设计方法。主要研究内容如下:(1)基于弹性体系与弹塑性体系在相同外激励下耗能相等原则推导了等效弹性体系的等效阻尼比计算公式的通用形式,对比分析了混凝土框架、混凝土剪力墙、钢框架和普通支撑钢框架在相同延性系数下的等效阻尼比差异,结果表明结构滞回特性对等效阻尼比具有重大影响;同时考虑钢框架的双线性滞回耗能和支撑的摩擦耗能,基于等效阻尼比计算理论,提出了自复位摩擦耗能支撑钢框架结构的等效阻尼比计算公式,推导了影响该公式的支撑刚度比取值范围;基于等效线性化原理验证公式的合理性,结果表明,用直接基于位移的抗震设计方法设计单层和多层自复位支撑结构时,采用所提出的公式计算等效阻尼比既能降低支撑的刚度需求,也能使结构满足性能目标,而不考虑等效阻尼比时,支撑刚度设计值偏大,设计偏于保守。(2)分析了侧移曲线对多层自复位支撑结构等效参数、楼层设计刚度和基底剪力设计值的影响,结果表明,不同侧移曲线计算得到的结构等效位移、等效质量和楼层设计位移角有所差异;在层剪力相差不大的情况下,采用弯曲型侧移曲线设计得到的结构底层刚度将大于采用线型侧移曲线的设计结果,由线型侧移曲线设计得到的结构上部楼层刚度将小于采用剪切型侧移曲线的设计结果;侧移曲线对低层自复位支撑框架的基底剪力设计值影响不大,但对多层自复位支撑框架的基底剪力设计值影响显著。(3)考虑结构层数和结构非线性等因素,研究了线型、凸型和凹型3种不同设计侧移曲线对多层自复位摩擦耗能支撑钢框架的实际侧移形状、位移角分布和抗震性能的影响,结果表明,设计侧移曲线对结构的实际侧移形状影响不显著;基于三种侧移曲线设计的3层支撑框架在大震作用下的实际侧移均近似于线型,6层支撑框架的实际侧移则均表现出弯曲型的特点。楼层设计位移角分布趋势取决于设计侧移曲线,大震下,虽然基于不同曲线设计的3层和6层支撑结构的最大位移角均能满足限值要求,但3层自复位摩擦耗能支撑框架结构的上部楼层位移角接近相等,符合线型侧移曲线的各层设计位移角相等的分布特点,不符合凹型侧移曲线的各层位移角由下至上逐渐减小的分布特点,建议采用线型侧移曲线设计3层左右的低层自复位支撑钢框架;6层左右的多层自复位摩擦耗能支撑框架的位移角分布具有由下至上逐渐增大的特点,与弯曲型设计侧移曲线的特点相符,设计时建议采用弯曲型设计侧移曲线。(4)提出了自复位支撑钢框架结构直接基于位移的抗震设计流程,对比分析了基于力的抗震设计法和直接基于位移法设计的3层支撑结构在小、中、大震下层间位移角、残余位移角、基底剪力等抗震性能差异,以及两种设计方法下支撑对梁柱受力影响,结果表明,基于力的抗震设计所得结构支撑刚度更大,其在中小震下的抗震性能优于直接基于位移法设计的结构,但两个结构在大震下的抗震性能几乎相同,说明基于力的抗震设计偏于保守,而直接基于位移的抗震设计既能实现结构在大震下的性能目标,又能使设计更为经济;当支撑激活位移相同时,支撑刚度越大,则与支撑相连柱的内力需求更大;支撑采用人字形布置时,支撑参数对梁剪力和弯矩影响很小,但支撑刚度大的结构,其梁轴力需求也偏大。

关键词：自复位耗能支撑钢框架直接基于位移的抗震设计基于性能的抗震设计等效阻尼比设计侧移曲线抗震性能分析

钢筋混凝土框架结构直接基于位移的抗震设计理论与方法

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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与方法

作者：田野西安建筑科技大学

学位级别：硕士

本文分析了现行规范抗震设计方法的优缺点及近几年出现的一些新问题，回顾了基于功能／位移抗震设计理论的引入及发展现状，系统地概括了基于位移抗震设计的理论框架，并对现在较常使用的两种基于位移抗震设计的方法—基于延性系数的方... 详细信息

本文分析了现行规范抗震设计方法的优缺点及近几年出现的一些新问题，回顾了基于功能／位移抗震设计理论的引入及发展现状，系统地概括了基于位移抗震设计的理论框架，并对现在较常使用的两种基于位移抗震设计的方法—基于延性系数的方法和能力谱方法进行了分析，认为这两种方法仅是在传统基于力的方法基础上对结构的位移进行校核，虽然比基于力的方法更为合理，但位移在设计过程中不能起到控制作用，并且计算时须反复迭代，工作量大，不能象现行规范抗震设计方法那样进行手算。在此基础上，本文采用直接基于位移的抗震设计方法来实现基于位移的抗震设计。针对直接基于位移的抗震设计方法中存在的初始位移向量取法不一、在求得地震力后处理方法不明确等问题，推导了结构层间屈服位移的近似计算公式，并推导了比例向量对之进行修正。本文认为，对结构在中震下的行为进行控制在基于位移抗震设计理论中具有重要意义，进而对结构在小、中、大震下的行为分别采用计算地震力进行配筋设计，由用户选择结构延性系数及按损伤理论汁算大震时结构最大延性系数的方法，使直接基于位移的抗震设计方法不仅能够计算结构配筋，而且能够有效控制结构在弹塑性阶段的行为，使整个设计过程趋于完整。对十层框架结构算例的分析表明，这种方法计算简单，结果可靠，具有可行性。

关键词：直接基于位移的抗震设计层间屈服位移修正向量损伤控制

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钢筋混凝土框架结构直接基于位移的抗震设计

山西建筑 2010年第27期36卷 66-67页

作者：贺培源但敏内蒙古工业大学内蒙古建筑职业技术学院

提出了针对《建筑抗震设计规范》中丙类建筑的"四水准"的抗震设防目标,并利用直接基于位移的抗震设计方法对一个6层钢筋混凝土框架结构进行了抗震设计。结果表明,直接基于位移的抗震设计可以针对不同地震作用水平下的结构进行设计配筋,... 详细信息

提出了针对《建筑抗震设计规范》中丙类建筑的"四水准"的抗震设防目标,并利用直接基于位移的抗震设计方法对一个6层钢筋混凝土框架结构进行了抗震设计。结果表明,直接基于位移的抗震设计可以针对不同地震作用水平下的结构进行设计配筋,比现行抗震设计方法有其自身独到优势。

关键词：直接基于位移的抗震设计抗震设防目标结构性能水平

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直接基于位移的结构抗震设计理论研究进展

世界地震工程 2005年第4期21卷 157-164页

作者：郭磊李建中范立础同济大学桥梁工程系上海200092

直接基于位移的抗震设计是实现基于性能抗震设计思想的一条有效途径,其理论主要包括三方面的内容,即直接基于位移的抗震设计方法、位移需求估计方法和目标位移的确定。本文在阅读了大量文献的基础上,对国内外在这三方面的研究进行了介绍... 详细信息

直接基于位移的抗震设计是实现基于性能抗震设计思想的一条有效途径,其理论主要包括三方面的内容,即直接基于位移的抗震设计方法、位移需求估计方法和目标位移的确定。本文在阅读了大量文献的基础上,对国内外在这三方面的研究进行了介绍,并对今后的研究方向进行了展望。

关键词：基于性能的抗震设计直接基于位移的抗震设计位移需求估计目标位移

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钢框架结构直接基于位移的抗震性能设计

哈尔滨工业大学学报 2011年第2期43卷 14-18,29页

作者：吕大刚贾明明李佳张素梅哈尔滨工业大学土木工程学院哈尔滨150090

为更好地实现基于性能的抗震设计思想,采用一种直接基于位移的抗震设计方法对钢框架结构进行设计,依据初步设计的结构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,确定等效黏滞阻尼或强度折减系数,从而构造相... 详细信息

为更好地实现基于性能的抗震设计思想,采用一种直接基于位移的抗震设计方法对钢框架结构进行设计,依据初步设计的结构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,确定等效黏滞阻尼或强度折减系数,从而构造相应的高阻尼弹性反应谱或弹塑性反应谱,并得到相应的位移反应谱.以二折线模型模拟结构的性能曲线,在位移反应谱上确定结构目标位移对应的结构有效周期,根据有效周期计算结构的刚度,得到结构的设计基底剪力.通过反复改变结构构件的截面使所设计结构的位移与初始假设位移接近,完成结构的设计.通过直接基于位移的设计实现了钢框架结构的预期抗震性能目标,算例分析表明:应用弹塑性反应谱较应用弹性反应谱的设计结果更准确,基于弹塑性反应谱采用直接基于位移的方法可以更好地实现钢框架结构的抗震性能设计.

关键词：直接基于位移的抗震设计钢框架弹性反应谱弹塑性反应谱位移反应谱