钢框架结构非线性静力Push-over分析-结构工程专业论文.docxVIP

硕士研究生学位论文 硕士研究生学位论文 第一章 绪论 PAGE 1 PAGE 2 PAGE 2 第一章 绪论 硕士研究生学位论文 第一章 绪论 现代地震灾害引起巨大经济损失的新特点，引起世界各国地震工程界对现有抗震设计 思想和方法进行深刻的反思，人们认识到必须从以往只注重结构安全，向全面注重结构性 能、安全及经济等诸多方面发展；另一方面，高新技术的发展和人类生活质量的提高，使 业主和使用者对建筑结构有了越来越多的性能要求，比如安全性、舒适性、经济性和易维 护性等；建筑结构技术的飞速进步以及新的建筑材料、结构体系和设计方法的进一步发展， 使得许多不同的建筑目标性能能够得以实现，因此有必要从性能的观点对现有抗震设计思 想和方法进行反思，而基于性能的抗震设计就是在这种背景下提出的。 随着基于性能/位移的抗震设计方法的提出和结构抗震分析方法的发展，静力弹塑性 Push-over分析方法逐渐得到工程设计人员的重视，但其理论方面仍存在一些不足之处，需 要加以改进。本课题主要研究此问题。 1. 1 静力弹塑性 Push-over 分析方法的提出 1.1.1 基于性能/位移的抗震设计理论的提出 目前，我国及世界上大多数国家的抗震设计规范中，结构抗震设计采用的是基于承载 力的设计，即:用线弹性方法计算结构在小震作用下的内力及位移，用组合的内力验算构 件截面，使结构具有一定的承载力(强度)；位移限值主要是正常使用阶段的要求，也是为 了保护非结构构件；结构的延性和耗能能力是通过构造措施获得的。构造措施是为了使结 构在大震作用中免遭倒塌，但设计人员并不能掌握结构在大震作用下的实际性能。90年代 初期，美国首先提出了基于性能(Performance-based)和基于位移(Displacement-based)的抗 震设计方法。基于性能/位移的抗震设计是指:在一定水准的地震作用下，以结构的性能/ 位移反应为目标来设计结构和构件，使结构达到该水准地震作用下的性能或位移要求，它 要求结构在不同强度的水平地震作用下达到预期的性能/位移目标[1]。这一理论引起了包括 我国在内的世界各国工程和研究人员的广泛关注，并开展了多方面的研究。 历次震害表明:结构破坏倒塌的主要原因是结构的变形过大，超过了结构构件能承受 的塑性变形能力。为了了解结构在大震作用下的实际性能，就必须进行弹塑性分析，获得 结构的弹塑性性能。近年来，随着我国经济建设的快速发展，出现了许多结构形式复杂的 结构，对这些复杂结构必须进行较为精细的分析，包括考虑楼板变形的弹性分析和结构的 弹塑性分析等，以保证其安全性。 可见，为了保证结构的安全性并进行基于性能/位移的抗震设计，必须进行结构的抗 震性能分析。 1.1.2 结构抗震分析理论的发展 由历次的震害可发现:地震给人类带来灾难，给人类社会带来不同程度的伤亡事故和 经济损失[2]。为了减少由于地震作用而造成的建筑物和构筑物的破坏，就必须研究建筑物 和构筑物的抗震问题。在地震作用下，地震波的作用使地面产生运动，并通过建筑结构的 基础传递给上部结构，使结构产生振动，结构振动时产生的惯性力就称为地震作用。结构 抗震分析理论作为一门学科来研究还不到百年，随着科学的发展和人们对地震作用认识的 不断深化，特别是近二、三十年来，地震检测、人工模拟地震实验装置和电子计算机的广 泛应用，使结构抗震分析理论得到了迅速的发展，其间经历了静力理论、反应谱理论和动 力理论等几个阶段: (1)静力理论 静力理论是发展最早的计算理论:假定结构物为绝对刚体，其任何一点的绝对加速度 和地面运动的加速度相同，忽略结构自身的振动。故当结构地基以水平加速度 a0 做水平运 动时在结构中产生的水平惯性力为: F ??W a g 0  ??KW (1.1) 式中:K——地震系数， K ??a0 ，根据经验确定；F——作用于结构的水平地震作用，用它 g 来验算结构的强度和稳定性。 静力理论是由经验直接得出的，它概念简单，使用方便，而且有某种程度的合理性和 可靠性，可以用作估算一般建筑物、尤其是刚性结构的地震作用。但在这种方法中没有考 虑结构的动力特性对地震反应的