钢框架结构非线性静力Pushover分析方法的应用分析-结构工程专业论文.docxVIP

硕士研究生学位论文 摘要 I 摘要 基于性能的结构工程和结构设计是当今地震工程界的一个热点，Pushover分析方法因 为能够比较合理地给受地震作用的结构体系与构件的地震要求提供足够的信息而受到广 泛的关注。在美国的ATC-40与FEMA-274中，Pushover方法都是一个重要的内容。本文在对 非线性静力Pushover分析方法的发展现状、应用背景、基本假定、理论基础和适用范围进 行了论述之后，对目前存在的比较流行的几种Pushover方法进行了研究，并比较分析了各 种方法的优缺点，指出其中存在的主要问题。 在此基础上， 本文用四种不同的加载模式对高层钢框架结构进行了非线性静力分析， 研究内容包括由 Pushover 分析得到的结构顶点位移、层间位移、底部剪力以及结构构件 塑性铰的出现顺序以及分布情况，从而对结构在设计地震作用下抗震性能进行分析。分析 表明，对于中高层的建筑结构，Pushover 分析可以很好的预测地震作用下结构的反应情况， 从结果看出表面不同的加载方式对高层钢框架 Pushover 分析有一定影响。一般情况下， 均布的加载模式和倒三角的加载模式可以得到 Pushover 曲线的上下限。对于高阶振型影 响比较大的高层钢框架结构，自适应加载模式较为合理。 本文利用 Pushover 分析方法研究框架的抗震分析中，考虑填充墙对框架结构的影响。 建立了考虑填充墙静力非线性 Pushover 分析的刚架-斜压杆简化计算模型，提出了确定等 效斜压杆初始宽度的计算公式。预测了结构在横向作用力下的行为：了解了塑性铰出现的 先后顺序、塑性铰的分布、结构的薄弱环节、结构的破坏模式等。为填充墙-框架的实用 设计提供合理化的建议。 当楼板的平面形状不规则且开洞较多时，多层建筑结构在水平作用力下，楼板的变形 比较显著。因此，这种情况下采用“楼板刚度无穷大”的假定误差较大，需要考虑楼板变 形。本文在边跨开洞的情况下对结构采用“局部弹性楼板”和“刚性楼板”两种假定的进 行比较，说明对某些结构采用“刚性楼板”假定的弊端。同时，本文利用 Pushover 分析 不同楼板开洞对多层钢框架房屋的影响, 通过软件 ETABS 实现的。分析比较了楼板首层开 洞、中间层开洞、顶层开洞和隔层开洞对框架结构塑性铰分布和破坏模式的影响。 通过分析研究，可以看出考虑到填充墙钢框架协同作用，框架的抗侧能力提高了约 7%～8%。填充墙-框架结构体系的侧移刚度比纯框架有不同程度的提高。在罕遇地震作用 下，结构顶层和底层楼板开洞对结构抗震较为不利。在工程设计中应充分考虑这些影响, 提高结构设计的安全性与经济性。 关键词: 非线性静力（Pushover）分析；钢框架；加载模式；填充墙；开洞楼板 硕士研究生学位论文 Abstract II Abstract Structural engineering and structural design, based on their particular performances, become remarkable topics in earthquake engineering area today. Pushover analytical method has been paid more and more attention for years as it can provide enough nonlinear information for the earthquake demands of structure systems and structure components subjected to earthquakes. The method has also become important parts of some guidelines, such as ATC-40, FEMA-273 of USA. This paper first of all describes the development status, the applying background, the basic assumptions, the foundations of theory as well as the application scope of nonlinear static pushover analysis method, then discusses several current popular Pushover analysis methods in detail and compares the advantages and the shortcomings of each method men