基于性能的多高层混凝土建筑结构非线性地震反应分析方法的研究

许多结构在地震作用下的破坏已经暴露出现行抗震设计规范的不足,要想对结构的抗震性能作出一个比较准确的了解就需要新的观念和新的方法。因此人们提出了基于性能的抗震设计思想。以使所设计的建筑物在一定的地震作用下不发生破坏,同时避免在大震作用下发生倒塌。Pushover分析方法(基于力或位移)是实现基于性能的设计主要途径。本文在前人研究的基础上,进一步发展了框架结构的非线性地震反应分析方法,研究了一些具有广阔应用前景的非线性静力弹塑性分析方法,还对损伤指数的实用性作了进一步的探讨,并编制了相应的程序。本文的研究内容分为以下四个部分: 第一部分采用三种变位移的循环往复的加载方式和五种侧向荷载分布形式来对结构在不同的地面运动下进行了循环加载的Pushover分析,并将其结果与结构采用单向加载的Pushover分析方法和时程分析方法作用下的结果进行了比较。分析结果表明对结构采用循环加载的Pushover分析方法能更准确合理的反映实际地震作用对结构的影响。同时,当结构的层数比较高时,结构在不同的侧向荷载分布模式下的分析结果会有很大的差别。第二部分对两个框架剪力墙结构使用直接基于位移和适应性基于位移的Pushover方法进行了抗震设计,将结构的分析结果与基于力的Pushover方法及时程分析方法的结果进行对比,分析表明,采用基于位移的Pushover方法能够较为准确的对结构的抗震性能作出评估,且不受高阶振型的影响。第三部分对结构在地震作用下的损伤性能进行评估。本文首先对现有的损伤评估模型作了一个归纳,然后对一框架剪力墙结构进行了循环加载及单方向加载的Pushover分析和时程分析,以此为基础,对各种地震损伤评估模型评估该结构损伤性能的合理性做了比较与探讨,以寻找一种实用性较强的损伤评估方法。第四部分本文使用通用有限元程序SAP2000来对两个框架结构和一个框架剪力墙结构进行空间和平面的Pushover分析,并将空间Pushover分析结果与平面Pushover分析结果进行对比,分析结果表明,平面Pushover分析方法能够较安全的对规则结构的抗震性能作出评估。