基于位移的概率地震需求分析與結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)研究.pdf

1、結(jié)構(gòu)的抗震性能評(píng)估是基于性能的抗震設(shè)計(jì)理論的主要研究?jī)?nèi)容之一，不同地震動(dòng)水平下結(jié)構(gòu)位移反應(yīng)的概率分析是其難點(diǎn)也是關(guān)鍵所在?；谖灰频目拐鹪O(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)基于性能的設(shè)計(jì)思想的重要途徑，但目前對(duì)它的研究還處于概念性的討論階段，離實(shí)際應(yīng)用和納入規(guī)范還有較大距離。圍繞結(jié)構(gòu)的概率地震需求分析方法以及基于位移的抗震設(shè)計(jì)方法，本文進(jìn)行了以下幾個(gè)方面的研究工作： 1.目標(biāo)位移估計(jì)是Pushover分析方法用于結(jié)構(gòu)抗震性能評(píng)估的關(guān)鍵問題之一。能力譜法可

2、以用來估計(jì)結(jié)構(gòu)的目標(biāo)位移，在該方法中彈塑性反應(yīng)譜常用于需求曲線的建立。以往對(duì)彈塑性反應(yīng)譜的研究主要集中于等延性強(qiáng)度需求譜。通過探討等強(qiáng)度延性需求譜和等延性強(qiáng)度需求譜在概念及計(jì)算方面的區(qū)別，本文提出采用等強(qiáng)度延性需求譜作為結(jié)構(gòu)的需求曲線，并結(jié)合由Pushover分析得到的能力曲線，對(duì)結(jié)構(gòu)的目標(biāo)位移及抗震性能進(jìn)行評(píng)估。 2.通過引入結(jié)構(gòu)的屈服水平系數(shù)以及建立等屈服水平延性需求譜，可以像彈性反應(yīng)譜中的地震系數(shù)以及動(dòng)力放大系數(shù)曲線一樣，

3、將地震動(dòng)的幅值特性以及頻譜特性分開考慮。收集大量的地震記錄，并根據(jù)場(chǎng)地類型和特征周期進(jìn)行分類和分組，在每組地震記錄作用下對(duì)大量的雙線性單自由度體系進(jìn)行非線性時(shí)程反應(yīng)分析?；谶@些分析結(jié)果，對(duì)給定結(jié)構(gòu)屈服水平以及基本周期條件下的延性需求的概率分布類型進(jìn)行了假設(shè)檢驗(yàn)，并通過多元非線性回歸得到了不同場(chǎng)地條件下延性需求的統(tǒng)計(jì)參數(shù)，進(jìn)而建立了概率延性需求譜。利用概率延性需求譜以及條件分布的性質(zhì)，本文提出了確定性結(jié)構(gòu)隨機(jī)地震位移反應(yīng)分析的簡(jiǎn)化方法以

4、及概率地震需求分析的簡(jiǎn)化方法，并通過算例分析對(duì)方法的有效性進(jìn)行了證明。 3.通過對(duì)大量的2自由度體系進(jìn)行非線性時(shí)程反應(yīng)分析，探討了結(jié)構(gòu)參數(shù)以及場(chǎng)地條件對(duì)2自由度體系位移及延性需求的影響規(guī)律。采用類似于單自由度體系的分析方法，獲得了不同場(chǎng)地條件下2自由度體系的概率延性需求。利用單自由度體系與2自由度體系的概率延性需求分析成果，并結(jié)合結(jié)構(gòu)的能力分析，本文提出了對(duì)不同支座形式的規(guī)則連續(xù)梁橋進(jìn)行地震易損性分析的簡(jiǎn)化方法。 4.對(duì)

5、常見的主要失效模式為下部破壞型結(jié)構(gòu)，本文提出將其等效成2自由度體系進(jìn)行Pushover分析，并推導(dǎo)了多自由度體系等效成2自由度體系的計(jì)算公式。當(dāng)結(jié)構(gòu)的非線性較強(qiáng)時(shí)，建議在彈性和非彈性反應(yīng)階段采用不同的形狀向量來描述結(jié)構(gòu)的頂點(diǎn)位移與樓層位移的關(guān)系。通過對(duì)幾個(gè)多層框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，比較了5種改進(jìn)的Pushover分析方法的精度及適用范圍。 5.比較了兩種常用的基于位移的抗震設(shè)計(jì)方法，在此基礎(chǔ)上提出把由等強(qiáng)度延性需求譜獲得的等強(qiáng)度位移