多自由度體系R-μ規(guī)律初步分析及超靜定次數(shù)對結(jié)構(gòu)超強(qiáng)的影響.pdf

1、到目前為止，國內(nèi)外研究者已對單自由度非彈性體系的R-μ-T規(guī)律做了較為充分的研究，得出了趨勢一致的研究結(jié)論。而實(shí)際結(jié)構(gòu)一般為多自由度超靜定結(jié)構(gòu)，由于設(shè)計(jì)和構(gòu)造上一系列因素的影響，其動(dòng)力反應(yīng)規(guī)律遠(yuǎn)比單自由度體系的復(fù)雜。目前國內(nèi)外對多自由度體系的R-μ規(guī)律的研究工作尚處于初步階段。雖然人們從概念上認(rèn)為從單自由度體系所得的R-μ規(guī)律原則上適用于多自由度體系，但到目前為止尚缺少有說服力的驗(yàn)證工作。對多自由度體系已完成的非線性動(dòng)力分析發(fā)現(xiàn)多自由度

2、體系在地震作用下存在明顯超強(qiáng)，且影響超強(qiáng)的因素較多。 國外抗震設(shè)計(jì)規(guī)范已將從單自由度體系獲得的研究成果用于工程抗震設(shè)計(jì)，提出了地震力調(diào)節(jié)系數(shù)和與之對應(yīng)的延性等級的3檔可選擇的方案，并根據(jù)結(jié)構(gòu)類型、超靜定次數(shù)等差異在地震力調(diào)節(jié)系數(shù)中考慮了不同的超強(qiáng)系數(shù)。但這些決策更帶經(jīng)驗(yàn)性，因?yàn)橹两裎匆妼τ趩巫杂啥确菑椥泽w系獲得的R-μT規(guī)律是否能直接用于多自由度多次超靜定非彈性體系以及R-μ-T規(guī)律與多次超靜定結(jié)構(gòu)超強(qiáng)之間的理論關(guān)系做出過有說服

3、力的解釋。 基于上述現(xiàn)狀，本文初步完成了以下研究工作： ①對國內(nèi)外已完成的少量關(guān)于多自由度體系R-μ規(guī)律以及結(jié)構(gòu)超強(qiáng)的研究成果進(jìn)行總結(jié)和評述。 ②通過對賦予不同設(shè)計(jì)用地震作用水準(zhǔn)的9度區(qū)3跨6層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)在多條地震波輸入下的非彈性動(dòng)力反應(yīng)分析，驗(yàn)證從單自由度體系所得的R-μ規(guī)律在多自由度體系中的適用性。 ③通過嚴(yán)格的R和μ的定義初步考察單質(zhì)點(diǎn)懸臂柱、單層單跨框架和3跨6層框架結(jié)構(gòu)這三類結(jié)構(gòu)理論R-

4、μ定量關(guān)系之間的差異。 ④利用動(dòng)力推覆分析方法對處于我國不同烈度區(qū)的不同層數(shù)和不同跨數(shù)的鋼筋混凝土平面框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行超強(qiáng)分析，研究超靜定次數(shù)對框架結(jié)構(gòu)超強(qiáng)的影響。 通過以上研究工作，本文獲得主要初步結(jié)論是： ①由單自由度體系獲得的R-μ關(guān)系的基本趨勢在多數(shù)為中長周期的多鉸單自由度體系和多自由度體系中也是存在的。但在多自由度體系中與R對應(yīng)的μ值在定量上可能會(huì)比單自由度體系略大。 ②單層單跨結(jié)構(gòu)具有較高的超強(qiáng)值

5、，而其他多層多跨結(jié)構(gòu)的超強(qiáng)值受結(jié)構(gòu)的層數(shù)、跨數(shù)以及結(jié)構(gòu)所在的設(shè)防分區(qū)的影響不大，主要與地震作用參與組合對結(jié)構(gòu)截面設(shè)計(jì)是否起控制以及柱抗彎能力增強(qiáng)措施的嚴(yán)格程度有關(guān)。 ③至少可對單層單跨框架結(jié)構(gòu)取偏保守的超強(qiáng)值為2.0，對其他多層多跨結(jié)構(gòu)，偏保守的超強(qiáng)值可取為1.5。在對應(yīng)于上述超強(qiáng)的“極限狀態(tài)”下所有的構(gòu)件均未出現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)失效，且同一結(jié)構(gòu)中柱相對于梁具有更高的轉(zhuǎn)動(dòng)失效風(fēng)險(xiǎn)。除此之外，還發(fā)現(xiàn)了一些對進(jìn)一步優(yōu)化我國規(guī)范抗震措施可能值得關(guān)

6、注的問題： ①國外規(guī)范采用的多檔R<,d>取值方案與對應(yīng)的多檔延性需求相呼應(yīng)的做法為設(shè)計(jì)中面對的多種不同情況提供了選擇余地，有利于優(yōu)化設(shè)計(jì)。我國規(guī)范對所有的設(shè)防烈度區(qū)只取一個(gè)R<,d>值(R<,d>=2.86) 的做法與國外多種選擇方案的做法并沒有矛盾，只不過局限性偏大，而且不利于與近年來形成的性態(tài)設(shè)計(jì)思路相貫通， ②我國9度0.4g區(qū)框架結(jié)構(gòu)使用的柱抗彎能力增強(qiáng)措施對于目前我國規(guī)范取R=2.86的情況可以使框架結(jié)