基于性能的不規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)消能減震設(shè)計(jì)方法研究.pdf

1、消能減震技術(shù)在不規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用日益廣泛。消能減震設(shè)計(jì)以往大多是采用時(shí)程分析法進(jìn)行反復(fù)試算直到結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)滿足性能要求及經(jīng)濟(jì)要求為止，本文結(jié)合基于性能抗震設(shè)計(jì)的思想，提出了一套適用于不規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行減震設(shè)計(jì)和性能評估的方法，所展開的工作和取得的主要成果包括:
　　1.提出了一種不規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)消能減震設(shè)計(jì)的新方法。Kasai法中減震性能曲線可以明確量化結(jié)構(gòu)減震效果，但該方法只適用于規(guī)則結(jié)構(gòu)減震設(shè)計(jì)，本文結(jié)合中國規(guī)范反應(yīng)譜，推

2、導(dǎo)了減震結(jié)構(gòu)附加阻尼比修正系數(shù)，對Kasai法實(shí)施了重大改進(jìn)。包括:(1)建立了一種新型阻尼系統(tǒng)參數(shù)的初始分配方法;(2)基于隨機(jī)振動(dòng)和最優(yōu)化理論建立了對平面不規(guī)則樓層平面內(nèi)阻尼器的位置和參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化的新方法，來合理分配每一樓層的阻尼參數(shù);(3)開發(fā)了一種基于遺傳算法結(jié)合SAP2000有限元軟件的快速優(yōu)化豎向不規(guī)則結(jié)構(gòu)不同樓層阻尼器數(shù)量、位置和參數(shù)同步再優(yōu)化的新方法。從而拓展了Kasai法在平面和豎向不規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)消能減震設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。

3、
　　2.提出了一種適用于速度型阻尼器減震結(jié)構(gòu)的擬靜力彈塑性分析方法。推覆過程即進(jìn)行靜力彈塑性計(jì)算過程中，結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生速度，速度型阻尼器不出力，這樣就無法考慮速度型阻尼器對結(jié)構(gòu)的影響。本文提出了適用于建筑結(jié)構(gòu)減震設(shè)計(jì)的“擬”靜力彈塑性分析方法，通過結(jié)構(gòu)“大震彈性”時(shí)程分析方法與靜力彈塑性方法相結(jié)合，全面考慮了阻尼器對結(jié)構(gòu)的影響，該方法是一種近似方法，在滿足靜力彈塑性方法的所有假定的基礎(chǔ)上，(1)靜力推覆的目標(biāo)位移采用“大震彈性”時(shí)程

4、分析結(jié)果的結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)位移平均值;(2)加載模式采用“大震彈性”時(shí)程分析得到的各樓層加速度荷載平均值;同時(shí)采用帶軸力鉸的桿單元來模擬推覆過程中的速度型阻尼器。
　　3.提出了一種基于擬靜力彈塑性分析的層間能力譜法對不規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)減震設(shè)計(jì)方案進(jìn)行性能評估。對一個(gè)減震設(shè)計(jì)方案及時(shí)進(jìn)行評估，這樣的設(shè)計(jì)才是有保證的。能力譜法可以用來評估地震作用下結(jié)構(gòu)的非線性變形性能，進(jìn)而對結(jié)構(gòu)的抗震能力進(jìn)行評估。然而，能力譜法中結(jié)構(gòu)能力曲線是用結(jié)構(gòu)的頂點(diǎn)位移

5、—基底剪力表示的，對于不規(guī)則結(jié)構(gòu)，其抗震能力往往是由薄弱層的變形能力來決定的，此時(shí)用基于等效體系的能力譜法或改進(jìn)的能力譜來對豎向不規(guī)則結(jié)構(gòu)進(jìn)行減震性能評估則會(huì)產(chǎn)生較大的誤差，本文針對結(jié)構(gòu)豎向不規(guī)則的特點(diǎn)，考慮結(jié)構(gòu)在地震作用下不同反應(yīng)階段的動(dòng)力特性，以各樓層為研究對象，提出了豎向不規(guī)則減震結(jié)構(gòu)層間能力譜法，該方法不僅可以判別出結(jié)構(gòu)的薄弱層，而且可以給出建筑物每一層的抗震能力評估結(jié)果。
　　4.本文建立了一套基于改進(jìn)Kasai法的不規(guī)

6、則結(jié)構(gòu)進(jìn)行消能減震設(shè)計(jì)方法和基于擬靜力彈塑性分析的層間能力譜法。對不規(guī)則建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行“設(shè)計(jì)—評估—再設(shè)計(jì)”的減震設(shè)計(jì)方法。并對方法中每一個(gè)環(huán)節(jié)的可靠性及時(shí)通過算例進(jìn)行了的驗(yàn)證。本文還將這一方法應(yīng)用在實(shí)際工程（不規(guī)則框架結(jié)構(gòu)、不規(guī)則框架剪力墻結(jié)構(gòu)）中并對分析結(jié)果進(jìn)行了相應(yīng)的驗(yàn)證，進(jìn)一步體現(xiàn)該方法在不規(guī)則結(jié)構(gòu)減震設(shè)計(jì)中的優(yōu)越性。該方法可以快速得出減震優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)“用戶定制式”的基于性能的不規(guī)則結(jié)構(gòu)減震設(shè)計(jì)目標(biāo)，同時(shí)可以在較短的時(shí)間內(nèi)得