轻型消能摇摆结构体系抗震性能评估与动力可靠度分析

题名	轻型消能摇摆结构体系抗震性能评估与动力可靠度分析
作者	刘迪
导师	李慧 ; 杜永峰
答辩日期	2013
学位名称	博士
关键词	摇摆结构体系基于性能的抗震设计 IDA 虚拟激励法动力可靠度振动台试验
摘要	在我国现有及新建建筑中,钢筋混凝土框架结构是最主要的结构体系,但是从近年来几次实震的震害来看,钢筋混凝土框架结构在地震中的表现并不尽如人意。究其原因不难发现,现行的钢筋混凝土框架结构抗震设计方法在整体的抗震设计上仍存在不均匀性,同时由于各方面条件的限制在施工过程中存在诸多不确定性的危险因素,因此钢筋混凝土框架结构在强烈地震作用下会有很多的安全性问题。如何切实有效的提高现有或新建钢筋混凝土框架结构在地震作用下的可靠性和安全性,成为工程设计人员与研究人员关注的焦点之一。本文针对这一问题,在现有研究成果的基础之上提出了轻型消能摇摆结构体系的结构设计方案,利用基于性能的抗震设计理论,系统的研究了轻型消能摇摆结构体系在地震动作用下的变形模式、耗能机制以及动力可靠度等问题。主要内容包括以下几个方面：(1)首先以实际工程结构为研究对象,分别构建了钢筋混凝土框架结构、轻型摇摆刚架结构和轻型消能摇摆刚架结构的精确有限元模型。其次对钢筋混凝土框架结构体系和轻型摇摆刚架结构体系分别进行基于位移的静力弹塑性推覆分析。最后以所获得分析结果为依据,结合我国现行建筑抗震设计规范,着重探讨了不同刚度比的钢管混凝土摇摆刚架对结构体系整体抗震性能的影响。(2)针对钢筋混凝土框架结构、轻型摇摆刚架结构和轻型消能摇摆刚架结构三种结构体系建立了动力计算模型和运动微分方程。首先利用动力弹塑性时程分析法对其进行分析求解,获得了各结构体系在地震动作用下的结构动力响应。其次从能量的角度出发,利用能量法对三种结构体系的耗能机制进行计算和研究。最终探讨了三种结构体系在强烈地震作用下的动力响应和耗能机制对各结构体系抗震性能的影响。(3)采用增量动力分析方法,选取实际地震动记录20条,对钢筋混凝土框架结构、轻型摇摆刚架结构和轻型消能摇摆刚架结构三种结构体系进行从弹性到弹塑性,直至结构失效全过程的分析。依据所获取的分析结果,绘制了各结构体系基于不同损伤指标的IDA曲线,并分别对其进行16%、50%、84%分位的IDA曲线分析,获取了不同水平地震动作用下各结构体系的抗震性能水准。(4)对轻型摇摆刚架结构体系的随机响应进行了分析,在考虑了地震动作用的不确定性的同时,利用虚拟激励法与状态空间分析相结合的方法,计算了不同刚度比的钢管混凝土摇摆刚架对轻型摇摆刚架结构体系在多遇及罕遇地震动作用下动力可靠度的影响。根据所获取的各层的条件失效概率进一步计算了各结构体系的条件失效概率(5)针对各结构体系的地震动响应,进行了模拟地震动的振动台试验研究。结合实际工程和理论分析,分别制作了钢筋混凝土框架结构、轻型摇摆刚架结构和轻型消能摇摆刚架结构的的缩尺试验模型,并最终进行了33个工况的振动台实验,得到了动力荷载作用下结构模型各测点的动力响应数据。通过与理论分析和数值仿真的计算结果相对比,发现试验的最终结果与理论分析的规律相吻合。
页数	155
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语种	中文
收录类别	CNKI
中图分类号	TU352.11
文献类型	学位论文
条目标识符	https://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/89709
专题	兰州理工大学
作者单位	兰州理工大学
第一作者单位	兰州理工大学
推荐引用方式 GB/T 7714	刘迪. 轻型消能摇摆结构体系抗震性能评估与动力可靠度分析[D],2013.