框架结构抗震设计—静力弹塑性分析法

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1、框架结构抗震设计一静力弹塑性分析法丙南交通大学希望学院摘要：静力弹塑性分析法(Push-Over)是一种基于性能的抗震设计方法，已被越来越多的人认可和使用，木文重新梳理了Push-Over■方法的水平加载原理及方法，明确了能力谱和需求谱及性能点三者的关系和意义。利用框架结构的Push-Over曲线，介绍结构的性能点，并对结构的抗震能力进行验证，判断其抗震性能。关键词：静力弹塑性分析(Push-Over分析)；框架结构；能力谱；需求谱；性能点1引言近年来，地震一次乂一次袭击我们的家园近，2008年发生在四川汶川的8.0级大地震，死亡人数69227人，直接经济损失8451亿；201

2、5年发生在尼泊尔的8.1级大地震，死亡人数8219人，直接经济损失348.84亿。这一组组触目惊心的数据，都无时无刻不在警告我们工程人员，良好的抗震减震设计和优异的施工质量是当前中岡乃至全世界都应该做到的，这样可以保证我们的房屋、桥梁及隧道做到大震不倒、中震可修、小震不坏。如何提高建筑物的抗震能力、是否有更先进的抗震设防理念，是摆在科研工作者面前最急迫也是最艰难的问题。抗震设计分析大致经历了一下几个阶段，静力理论阶段、反应谱理论阶段、动力理论阶段及基于性能的抗震设计理论阶段。基于性能的抗震设计理论中最主要的两种设计方法是.•一、弹塑性时程分析法；二、静力弹塑性分析理论(Push

3、-Over法)<>静力弹塑性分析理论作为一种简单而有效的抗震设计理论己越来越被广大科研人员和设计人员所接受。广大科研人员己经将其应用于房屋建筑、桥梁及其他结构的抗震设计中。钢筋混凝土框架结构、层间隔震结构、钢结构及钢管混凝土结构的静力弹塑性分析均进行了大量的理论研宄和实际应用］。本文应用Push-Over方法对某钢筋混凝土框架结构厂房进行抗震性能分析。2静力弹塑性分析方法静力弹塑性分析(Push-Over)是在结构上施加竖向静载和活荷载并保持不变，同时施加沿高度分布的某种水平荷载或位移作用，随着水平作用的不断增加，结构构件逐渐进入塑性状态，结构的梁、柱和剪力墙等构件出现塑性铰，

4、最终达到结构侧向破坏。这一过程反映了结构的抗侧力弹塑性性能。侧推分析过程中可获得结构基底剪力和顶点位移的关系曲线，又可称为Push-Over能力曲线［4】。2.1基本假定静力弹塑性分析方法的基本思路是用一个单自由度体系来等效实际结构，即与之对应的多自由度体系，通过研究单自由度体系的地震弹塑性反应，来预测实际结构地震弹塑性反应全貌，就自身而言，没奋特别严密的理论基础，而此方法基于以下两个基本假定［2】。(1)结构的响应与其等效的单自由度系统冇关，也意味着结构的响应仅由其第一振型来控制；(2)结构沿高度的变形用φ(形状向量)来表示，在整个地震作用的反应过程中，其形状向量是保

5、持不变的。(3)因楼板在艿自身平面内的刚度无穷大，所以在做位移和内力计算中，楼板一般被视为刚性楼板，因此在楼板平面内只有可能发生刚性位移一转动和平移，不发生形状改变。2.2水平加载模式通过对结构侧向加载，获得结构的水平加载的能力曲线。不同侧向荷载分布方式作用下，结构的破坏机制是不同的，因此选择接近结构在罕遇地震下破坏吋的侧向作用，是延性分析正确与否的重要保证。综合研究结果，结构可以按图1所示几种方式进行水平加载。图1Push-Over分析结构水平加载模式(1)均匀分布加载模式均匀分布加载模式相当于假定结构在地震荷载作用下每层的加速度均相同，而且假定每层质量相同，因此每层的地震荷

6、载均相等。(2)倒三角加载模式水平侧向力沿高度分布与层质量和高度成正比的加载模式称为倒三角形分布水平加载模式。(3)抛物线加载模式水平侧向力沿结构高度呈抛物线分布的加载模式称为抛物线分布水平加载模式。(4)分层分布加载模式在水平加载模式中考虑多个振型的影响，即在每一步加载前，先求出结构的周期和振型，根据振型分解反应谱法中的平方和开方计算结构各楼层的层间剪力，又楼层的层间剪力反算出水平荷载，将艽作为下一步的侧向荷载分布形式。这一过程即为分层分布加载。2.3结构能力谱曲线假定结构侧推得到的变形曲线为结构在地作用下的包络，按振型分解反应谱法可反推相应结构基本振型的谱位移和谱加速度，以

7、谱位移为横坐标，谱加速度为纵坐标组成的图形为结构的能力谱曲线如图2所示。图4性能点求解图结论(1)Push-Over方法作为一种基于性能的抗震设计方法己经越来越引起重视。(2)Push-Over方法在框架结构抗震分析中成功应用，并找到了结构的性能点，证明结构的设计满足抗震需求。参考文献：[1]陈茸.Push-Over在框架设计中的应用[D].2011.[2】高强，黄襄云.层间隔震结构的Push-Over分析[j].广州大学学报，2009,8(3).[3】聂建国，秦凯.方钢管混凝土框架结构的p