混凝土框架结构基于位移的抗震设计方法的研究

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基于性能的结构抗震设计理论是二十世纪九十年代土木工程学界出现的一种全新的抗震设计理念,引起广大学者的极大兴趣并展开了多方面的研究,直接基于位移的抗震设计方法是基于性能设计方法中的一种。现行抗震规范进行结构抗震设计时,第一步先按照基于强度的方法进行结构设计,然后第二步对设计的结构进行变形验算。而直接基于位移的抗震设计方法一开始就以结构位移为控制参数进行结构设计,从而能较好地把握结构在地震下的行为。本文回顾了结构抗震设计理论的发展过程,介绍了抗震发展的各个阶段:静力理论阶段、反应谱理论阶段、动力理论阶段以及现在广受关注的基于性能的理论阶段(PBSD);对直接基于位移的抗震设计思想以及具体设计步骤进行了详细的阐述。论述了方便实用的钢筋混凝土框架结构直接基于位移的抗震设计方法,并应用于一幢12层钢筋混凝土框架结构,同时利用大型有限元分析软件SAP2000对所设计的结构进行了Pushover分析,评价了该结构的抗震性能和抗震水平。通过设计实例可以看出,由于位移比强度更能体现结构在地震作用下的性能因而直接基于位移的抗震设计方法比现行的基于强度的抗震设计方法更加简单,从概念上来讲也更加清晰,同时直接基于位移方法设计的结构确实比规范设计的结构更能有效控制结构的位移。
摘要第5-6页
ABSTRACT第6页
致谢第7-12页
第一章 绪论第12-23页
    1.1 引言第12-13页
    1.2 结构抗震设计思想概述第13-17页
        1.2.1 抗震设计思想演变及评析第13-15页
        1.2.2 建筑结构抗震理论及设计方法的演变及评析第15-17页
    1.3 基于性能的抗震设计理论及应用现状第17-19页
    1.4 基于性能抗震设计方法第19-23页
        1.4.1 直接位移设计法(等价线性化方法)第19-20页
        1.4.2 能力谱方法第20-22页
        1.4.3 控制延性的方法第22页
        1.4.4 三种方法的比较第22-23页
第二章 基于位移的抗震设计理论框架第23-32页
    2.1 基于位移抗震设计理论的基本思想第23-24页
        2.1.1 经济角度的抗震设计——"投资—效益"原则第23页
        2.1.2 使用者角度的抗震设计——强调结构"个性"的设计第23页
        2.1.3 抗震设计转向同时考虑单体工程和相关系统的安全第23页
        2.1.4 其它因素第23-24页
    2.2 基于位移抗震设计的理论框架第24-26页
        2.2.1 功能水平第24-25页
        2.2.2 地震风险性水平第25页
        2.2.3 功能目标第25-26页
    2.3 基于位移的抗震设计理论的实现第26-27页
    2.4 反应谱的选择第27-32页
        2.4.1 加速度反应谱的特征第27-28页
        2.4.2 加速度设计反应谱用于抗震设计的局限性第28页
        2.4.3 常见的其他几种反应谱第28-32页
第三章 基于位移模式的静力弹塑性分析第32-40页
    3.1 静力弹塑性分析(PUSHOVER分析)第32-36页
        3.1.1 静力弹塑性分析方法的应用背景第32页
        3.1.2 静力弹塑性分析方法的原理第32-33页
        3.1.3 静力弹塑性分析方法的具体步骤第33-34页
        3.1.4 可用于静力弹塑性分析的软件第34页
        3.1.5 静力弹塑性分析的用途第34-35页
        3.1.6 静力弹塑性分析中存在的问题第35-36页
    3.2 钢筋混凝土框架结构非线形分析现状第36-40页
        3.2.1 平面结构非线性分析第36-37页
        3.2.2 空间结构非线性分析第37-40页
第四章 框架结构基于位移的抗震设计方法研究第40-50页
    4.1 建筑结构的性能水平及其量化第40-41页
    4.2 框架结构的侧移模式第41-42页
    4.3 等效单自由度体系的等效参数第42-44页
    4.4 目标位移及位移反应谱第44-48页
        4.4.1 目标位移的确定第44-45页
        4.4.2 位移反应谱第45-48页
        4.4.3 结构的自振周期T的工程方法第48页
    4.5 设计步骤第48-50页
第五章 基于位移抗震设计方法算例及其分析第50-59页
    5.1 按性能水平为"使用良好"设计第50-54页
        5.1.1 按假定的侧移形状计算第50-53页
        5.1.2 按修正后的侧移曲线计算第53-54页
    5.2 按性能水平为"保证人身安全"设计第54-56页
    5.3 按性能水平为"防止倒塌"设计第56-59页
第六章 基于位移抗震设计方法验证分析第59-72页
    6.1 加速度输入波第59-60页
    6.2 模型的设计与制作第60-63页
    6.3 测点布置第63-64页
    6.4 材料性能指标第64页
    6.5 实验步骤第64-65页
    6.6 实验现象及结果分析第65-72页
        6.6.1 实验现象描述第65-67页
        6.6.2 最大加速度反应第67-70页
        6.6.3 结果分析第70-72页
第七章 结论与展望第72-74页
    7.1 结论第72页
    7.2 本文有待进一步研究的问题第72-74页
参考文献第74-76页
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