资源描述：
《框架结构基于能量地震反应分析及设计方法的理论研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、21卷2期世界地震工程Vol.21,No.22005年6月WORLDEARTHQUAKEENGINEERINGJun.,2005文章编号:100726069(2005)0220141206框架结构基于能量地震反应分析及设计方法的理论研究熊仲明史庆轩李菊芳(西安建筑科技大学土木工程学院,陕西西安710055)摘要:通过对多自由度体系结构在地震作用下的能量分析,考虑地震动因素和结构自身特性,提出基于能量概念的二阶段设计方法,取得了较有意义的研究成果,对于基于能量的抗震设计方法走向实用化,提供一条思路。关键词:能量方法;地震反应分析;设计方法中图分类号:TU352文献标识码:ATheo
2、reticalstudyonseismicresponseanddesignmethodofframestructureswithenergymethodXIONGZhong2mingSHIQing2xuanLIJu2fang(CollegeofCivilEngineering,Xi'anUniversityofArchitecture&Technology,Xi'an710055,China)Abstract:Intheelastic2plasticseismicanalysisofaMDOFstructure,seismicinputmotionparametersandst
3、ructuredynamicparametersareconsidered,thetwo-stagedesignmethodforMDOFbuildingsispresentedbasedonener2gyconceptandcurrentdesignstandards.Calculationandanalysisofthedesighmethodhavemadeconsiderableheadway.Anewtrainofthoughtisputforwardforthedesignmethodbasedonseismicenergy,itisgoingtobeinpracti
4、ce.Keywords:energymethod;seismicresponseanalysis;designmethod1引言长期以来,人们采用结构最大位移或位移延性反应单一指标进行结构地震破坏评估,在结构抗震设计中采用弹性设计反应谱或非弹性设计反应谱确定地震作用,非弹性设计反应谱由弹性设计反应谱乘以与位移延性相关的折减系数得到。这种设计方法基本上没有能够反映地震动持续时间对结构破坏的影响,无论是在输入地面运动的强度方面,还是在结构或构件的抗震承载能力方面,都无法对许多实际震害现象作出合理的解释。随着结构抗震理论研究的深入,目前对结构地震破坏比较一致的看法是,基于最大位移反应首
5、次超越和[1]塑性累积损伤的双重破坏准则比较符合震害和试验结果。国内外已有的研究结果表明:能量的传递、转化与吸收是结构地震反应的基本特征。当结构的质量和自振周期确定之后,地震输入的能量是一个相对稳定的值。而且基于能量概念的分析和设计方法又具有概念明确、形式简单,能够较好地反映地震动的强度、收稿日期:2004-10-08;修订日期:2005-04-21基金项目:陕西省自然基金(2003E230)及陕西省教育厅专项资金(00JK239)和(01JK115)资助项目作者简介:熊仲明(1966-),男,湖北麻城人,副教授,主要从事抗震结构理论研究.142世界地震工程21卷频谱特性,特别是
6、强震持续时间对结构引起的累积损伤破坏的综合影响,因此日益受到国际地震工程研究的重视,正在向着实用化的设计方法方向发展。[2]虽然早在五十年代,Housner就提出了基于能量概念的极限设计,以保证结构有充分的能量吸收能力。[3]1985年,Akiyama又出版了一本基于能量概念的极限状态设计的书。但由于结构能量反应分析不仅涉及地震动因素、结构的动力特性、滞回耗能量,而且还与结构滞回模型的选择,以及位移偏移量等因素有关,是一个很复杂的问题,一段时间以来,关于能量反应分析的研究进展不大。但能量概念和破坏模型一直是抗震研究中的两个论题,特别是目前基于性能的抗震设计思路的提出,又对抗震结构
7、的耗能能力及性能的研究提[4]出了新的要求。本文就建筑结构基于能量的地震反应分析的理论进行研究,提出基于能量设计概念的二阶段设计方法,取得了较有意义的研究成果,为基于能量的抗震设计方法走向实用化,提供一条思路。1能量反应谱的计算1.1以相对位移定义的能量反应地震作用下运动方程的建立多自由度体系在地震作用下的运动方程为:[M]{x¨(t)}+[C]{xÛ(t)}+[k]{x(t)}=-[M]{x¨g(t)}(1)将运动微分方程式(1)两端对体系相对位移积分,得:ttTT∫{dx(t
