平面不規(guī)則結(jié)構(gòu)非彈性地震反應規(guī)律研究.pdf

1、由于結(jié)構(gòu)樓層中的質(zhì)量和剛度等分布的不規(guī)則，造成樓層的質(zhì)量中心和剛度中心不重合，從而使得在地震作用下結(jié)構(gòu)各樓層受到的慣性力與樓層抗力不共線，結(jié)構(gòu)將會在不同程度上表現(xiàn)為平動與扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)的變形特征。平扭耦聯(lián)是一個空間問題，不便簡化為平面問題處理，無論是試驗研究還是計算分析，尤其是非彈性動力分析，都有很大的難度，研究工作還不是很深入，難以為結(jié)構(gòu)設計提供可靠的依據(jù)。目前國內(nèi)外有關(guān)結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)的設計規(guī)定主要基于單根構(gòu)件試驗或振動臺模型試驗，對于結(jié)構(gòu)層次的

2、規(guī)定更多的是基于震害經(jīng)驗，缺乏定量分析的依據(jù)。因此，深入開展平面不規(guī)則結(jié)構(gòu)的地震反應規(guī)律的研究，為完善結(jié)構(gòu)抗震設計規(guī)范中的相關(guān)條文提供依據(jù)，這項工作將是十分必要和有重要意義的。 本文結(jié)合國家自然科學基金資助項目“結(jié)構(gòu)非線性地震扭轉(zhuǎn)作用和扭轉(zhuǎn)效應的研究”(項目批準號：59978055)，對平面不規(guī)則結(jié)構(gòu)的地震反應規(guī)律進行了深入研究，明確了影響平面不規(guī)則結(jié)構(gòu)地震反應的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)，研究了不同地震動類型和雙向水平地震輸入對結(jié)構(gòu)扭作用和

3、扭轉(zhuǎn)效應的影響；采用基于有限元柔度法的纖維模型梁柱單元，建立鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)三維非彈性地震反應動力分析程序，對依據(jù)我國建筑抗震設計規(guī)范(GB50011-2001)設計的不規(guī)則結(jié)構(gòu)進行地震反應模擬分析，討論了現(xiàn)行設計方法的有效性。通過上述工作，本文主要取得了以下一些主要成果： 1、以有限元分析程序FEAP(v.7.3)作為平臺，分別編制了層間模型和基于纖維模型梁柱單元的桿系模型兩種結(jié)構(gòu)空間非線性動力分析程序。其中，層間模型主要用

4、于結(jié)構(gòu)參數(shù)分析，桿系模型用于代替不規(guī)則框架的結(jié)構(gòu)動力試驗。另外，在開發(fā)平臺中還添加了與地震反應分析相關(guān)的功能。 2、采用解析法對單層平面不規(guī)則結(jié)構(gòu)的彈性影響參數(shù)加以確認，分析了各參數(shù)對結(jié)構(gòu)反應的影響；采用模態(tài)分析法確定了多層平面不規(guī)則結(jié)構(gòu)的影響參數(shù)，研究了樓層強度偏心距對結(jié)構(gòu)非彈性扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)反應的影響，由此提出控制結(jié)構(gòu)非彈性扭轉(zhuǎn)反應的相關(guān)措施。采用纖維模型梁柱單元模擬了單層與多層鋼筋混凝土不規(guī)則框架結(jié)構(gòu)的非彈性地震反應，對該方法的

5、有效性進行了分析。 3、根據(jù)地震動類型的劃分標準，考察了各種類型的地面運動對偏心結(jié)構(gòu)非彈性反應的影響程度；采用纖維模型梁柱單元分別模擬了單層和多層不規(guī)則結(jié)構(gòu)在不同類型地面運動作用下的強震反應過程，對結(jié)構(gòu)的變形峰值與滯回耗能情況進行了考察。 4、對雙向水平地震作用下均勻偏心結(jié)構(gòu)的非彈性扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)反應進行了分析，考察了強度偏心距對結(jié)構(gòu)非彈性扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)反應的影響程度，并采用纖維模型梁柱單元模擬分析了不規(guī)則鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)在雙向水

6、平地震作用下的反應過程。 5、采用纖維模型梁柱單元模擬了典型建筑場地上不規(guī)則的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的地震反應，對不同強度地震作用下的結(jié)構(gòu)反應狀態(tài)進行了分析，對當前建筑抗震設計規(guī)范中的相關(guān)設計條款滿足抗震設防水準要求的有效性進行了相關(guān)討論，得出了一些初步性的分析結(jié)果。 平面不規(guī)則結(jié)構(gòu)在地震作用下的非線性扭轉(zhuǎn)反應分析是結(jié)構(gòu)抗震領(lǐng)域中研究的難點問題之一，采用纖維模型梁柱單元的結(jié)構(gòu)空間動力非線性分析程序，結(jié)合抗震規(guī)范的設計要求，開