检索结果-内蒙古大学图书馆

工程力学 2018年第5期35卷 75-85页

作者：朱立华李钢李宏男大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室辽宁大连116024 沈阳建筑大学土木工程学院辽宁沈阳110168

与基于承载力和基于位移方法相比,基于能量的抗震设计方法能够更为全面的评估结构抗震性能。该文从能量的角度提出了一种考虑主结构损伤耗能的简化抗震设计方法,将结构滞回耗能设计由阻尼器和主结构共同承担,并据此用等效阻尼比将损伤... 详细信息

与基于承载力和基于位移方法相比,基于能量的抗震设计方法能够更为全面的评估结构抗震性能。该文从能量的角度提出了一种考虑主结构损伤耗能的简化抗震设计方法,将结构滞回耗能设计由阻尼器和主结构共同承担,并据此用等效阻尼比将损伤引入到主结构,通过延性系数建立了结构损伤指数与等效阻尼比之间的关系,给出了阻尼器耗能求解公式及设计流程。该方法无迭代过程,且能在设计之初实现主结构的损伤控制。算例表明,该方法简单、实用,为消能减震结构设计提供了一个新方法。

关键词：基于能量抗震设计消能减震结构结构损伤等效阻尼比钢框架

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基于滞回耗能的结构抗震性能评价方法研究

基于滞回耗能的结构抗震性能评价方法研究

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作者：盛明强同济大学

学位级别：博士

破坏性地震会给国家经济建设和人民生命财产安全造成巨大的危害与损失,故强震作用下结构的抗震分析理论和设计方法一直是地震工程界所关注的重要研究课题,也是目前的研究热点之一。一般的抗震设计主要考虑结构的抗震承载力,而基于性能... 详细信息

破坏性地震会给国家经济建设和人民生命财产安全造成巨大的危害与损失,故强震作用下结构的抗震分析理论和设计方法一直是地震工程界所关注的重要研究课题,也是目前的研究热点之一。一般的抗震设计主要考虑结构的抗震承载力,而基于性能设计方法采用的性能目标一般和结构最大位移或延性相关,但在地震地面运动作用下结构产生破坏的因素除了最大非线性位移外,大量非线性滞回循环引起的塑性累积破坏也是重要的影响因素。基于能量抗震设计方法具有概念清晰、计算简单的优点,较好地反映地震动强度、频谱特性和强震持续时间对结构破坏的影响。目前能量方法中主要采用滞回耗能值来评估结构的破坏程度,本论文在总结前人研究成果的基础上,通过系统的理论研究和大量的计算,分别求得结构在强震作用下的滞回耗能需求值和能力值,初步建立了基于滞回耗能的抗震性能评价方法,并以钢结构和钢筋混凝土框架为算例进行了设计与复核。论文的主要内容如下: 1、以单自由度弹塑性体系振动理论为基础,编制结构的能量反应时程分析Matlab程序;按场地类别和强震持时对302条美国Northridge地震和339条台湾ChiChi地震的水平向地震加速度记录进行分类,由非线性程序计算得到结构的平均滞回耗能需求谱;研究了地震动工程特性和结构动力特性对滞回耗能值的影响,分析结果表明屈服强度系数和刚度折减系数对结构的滞回耗能值影响都较小,滞回耗能峰值和地震动加速度峰值的平方大致成正比。 2、由等效输入能谱速度峰值放大因子的不同,可分别得到Vidic-Fajfar和Chai-Fajar模式双折线滞回耗能需求谱的数学表达式;由能量反应时程分析结果,可统计分析建立与场地类别和强震持时相关的滞回耗能谱的简化计算公式。比较分析了由以上三种方法求得到的滞回耗能需求谱曲线,结果表明双折线滞回耗能需求谱计算结果偏保守,尤其当结构周期较大时,和时程计算值的差异性较大。 3、由修正的Park-Ang损伤模型和低周疲劳破坏模型可分别推导出对应于结构破坏时的滞回耗能能力值。在滞回耗能能力值的计算公式中,除了相应的经验系数外,单调位移延性系数由结构非线性静力推覆分析得到,循环位移延性系数由结构的强度折减系数得到。 4、归纳整理了12种不同的等效体系方案(ESS),求解结构的滞回耗能需求值时可避免做复杂繁琐的多自由度体系(MDOF)非线性时程分析。为分析不同ESS的等效效果,首先采用经验公式或非线性推覆分析方法可求得实际多自由度体系的层剪计算模型,再由自编Matlab程序计算结构MDOF和等效单自由度体系(ESDOF)的能量反应,得到ESS的耗能比值。结果分析表明,场地特征和滞回耗能标准值对ESS的耗能比值有重要的影响,对所有典型地震波的耗能比值做非线性回归分析,便可分别得到与场地a/v值和耗能标准值S相关的耗能比值Rh的数学表达式。 5、实际多自由度结构对应于不同恢复力模型,本论文分别选用了适合于钢结构、砌体结构和钢筋混凝土结构的双线型、半退化三线型和退化三线型三种恢复力模型,编制相应Matlab计算程序,准确求得对应的滞回耗能需求谱和耗能比值。相比较于双线型模型,三线型模型可考虑刚度退化现象,更真实地反应了钢筋混凝土和砌体结构的受力特性。 6、由结构能量平衡思想,建立基于滞回耗能的结构能量反应判别式,从而可判断在强震作用下结构是否发生破坏。修正Park-Ang损伤模型的损伤指数可表征结构的破坏程度,则业主要求的结构性能水平对应于特定的损伤指数,故可得到对应于特定性能目标的结构滞回耗能能力值,从而初步建立考虑滞回耗能的基于性能抗震设计与复核过程。 7、为将以上分析成果应用于实际结构的抗震评价与设计中,分别以钢结构和钢筋混凝土框架为例,计算其在强震作用下的滞回耗能需求值和能力值,便可判断结构是否会出现倒塌或预定性能目标,通过二次设计得到合适的构件和钢筋配置等参数。

关键词：基于能量抗震设计滞回耗能等效单自由度体系时程分析刚度退化恢复力模型推覆分析需求谱能力值场地特征强震持时

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基于能量分布及其耗散SRC框架-RC墙板抗震性能研究

基于能量分布及其耗散SRC框架-RC墙板抗震性能研究

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作者：唐依伟长江大学

学位级别：硕士

为了实现地震作用后的可恢复功能,设置合理的主要和次要耗能构件,设计耗能能力强的低屈服点的阻尼器,有目的地控制结构的屈服机制和损伤破坏过程,使结构形成有效的多道抗震防线,控制主要构件的损伤,实现结构最优的地震失效模式,保证震... 详细信息

为了实现地震作用后的可恢复功能,设置合理的主要和次要耗能构件,设计耗能能力强的低屈服点的阻尼器,有目的地控制结构的屈服机制和损伤破坏过程,使结构形成有效的多道抗震防线,控制主要构件的损伤,实现结构最优的地震失效模式,保证震后可快速更换损伤破坏的构件。考虑分别从材料、构件和结构三个层次实现其在地震作用下的损伤可控与可恢复功能。材料层次包括高阻尼混凝土材料（High Damping Concrete,HDC）的研发与应用,通过外掺聚合物等手段改善混凝土孔隙结构和界面过渡层性能,提高地震作用下材料阻尼耗能能力。构件层次包括可更换式RC墙板和屈曲阻尼器,充分利用RC墙板的抗侧强度和刚度,以及屈曲阻尼器的屈曲耗能作用。最终形成以SRC框架为主要构件,RC墙板为次要构件,并通过屈曲阻尼器和高阻尼材料等耗能机构连接而成的一种可更换结构体系。本文提出一种针对地震高发地区,通过可更换构件为手段,加入结构控制概念,来实现结构地震后的可恢复功能,一种新型的型钢混凝土（Steel Reinforced Concrete,SRC）框架-钢筋混凝土（Reinforced Concrete,RC）墙板混合结构体系。（1）以型钢混凝土柱、钢梁为主要结构构件,RC墙板为次要构件且被设计为结构受力、震后能力消耗和围护填充三重功能的构件。有目标的引导结构的屈服机制和破坏模式,保证SRC框架的结构承载力和延性,合理的设计框架与墙板的刚度比,且保证SRC框架在罕遇在地震作用后保持弹性状态,满足抗震规范要求下,耗散地震能量,结构不被破坏,地震能量主要通过屈曲阻尼器和RC墙板的塑性变形耗能,地震作用后通过更换屈曲阻尼器和RC墙板来实现结构功能的可恢复性。（2）基于perform3D的弹塑性分析理论,对3榀9层的SRC框架-RC墙板结构（model1-3）分别建立非线性有限元模型,对建模过程从定义节点、材料、单元等流程详细介绍;通过模态分析,对比PKPM和Perform-3D模型的T1,T2,T3的振型周期,其比例误差在3%以内,证明算例利用Perform-3D建立的结构弹性阶段简化模型正确,为SRC框架-RC墙板结构弹塑性分析提供了参考。（3）通过选取了7组地震波对3个SRC框架-RC墙板结构（model1-3）模型进行动力弹塑性分析,对各种地震响应做了全面分析,考虑结构顶点位移、层间位移角、层间剪力、结构塑性耗能分析等,结果表明model3混合结构可以显著降低结构的地震动力响应和塑性耗能。RC墙板和屈曲阻尼器的存在,提高了结构的非线性塑性耗能,可作为结构的多重抗震设防的第一道防线,达到多重抗震耗能的设防目标。（4）基于能量抗震设计方法,提出SRC框架-RC墙板结构的能量设计计算流程,考虑结构特性阻尼比ξ和延性比μ对混合结构的耗能影响,分析了阻尼比和延性比对混合结构地震输入能、阻尼能、滞回耗能及其耗能比例的影响规律,考虑影响SRC框架-RC墙板结构耗能分布的主要参数,研究了混合结构地震滞回耗能沿结构竖向分布和各构件内部分配的规律,确定结构高度H和刚度特征值λ,分析了混合结构在大震作用下的损伤模式和抗震性能、耗能分布规律的可控性的相关性,并通过参数分析,该结构在大震作用下实现“可控”耗能分布,具有良好的耗能机制和优秀的抗震性能,实现多重抗震体系的设防目标。

关键词：可恢复功能 perform3D SRC框架-RC墙板结构动力弹塑性分析基于能量抗震设计

来源：评论

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基于模态能量分析的结构滞回能量估算方法

引用

大连民族学院学报 2014年第3期16卷 297-301,314页

作者：王丰孙建刚大连民族学院土木建筑工程学院辽宁大连116605

建立能量谱和结构能量反应的关系,是基于能量抗震设计需解决的关键问题之一。根据多层结构体系在地震动作用下的能量平衡方程,运用弹性体系的振型分解思路,将多层结构的能量反应平衡关系拆解为多模态的能量反应平衡关系,推导出多层结构... 详细信息

建立能量谱和结构能量反应的关系,是基于能量抗震设计需解决的关键问题之一。根据多层结构体系在地震动作用下的能量平衡方程,运用弹性体系的振型分解思路,将多层结构的能量反应平衡关系拆解为多模态的能量反应平衡关系,推导出多层结构与其模态等效单自由度体系的能量反应平衡关系。运用考虑塑性反应阶段振型的"等效振型"替代弹性振型。建立通过模态滞回能量反应估算多层结构总滞回能量的方法。针对硬、中、软三类场地设计3栋6层模型,选取各类场地下的地震记录作为结构模型的水平激励进行非线性动力时程分析。结果表明,在一些情况下,通过模态能量分析能较准确地估算地震作用下多层结构总滞回能量。

关键词：基于能量抗震设计滞回能量等效单自由度体系推覆分析

来源：评论

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