mpa法与pushover法的准确性对比1

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1、万方数据第36卷第11期2008年11月华南理工大学学报(自然科学版)JoumalofSouthCllinaUniVersityofTechnology(NaturalScienceEdition)V01．36№．11November2008文章编号：1000_565x(2008)11．0121．08MPA法与Pushover法的准确性对比木马千里叶列平陆新征(清华大学土木工程系，北京100084)摘要：基于振型分解反应谱法的多模态Pushover法(MPA法)考虑了结构高阶振型的影响，在一定程度上弥补了传统Pushover法只考虑结构第一振型的不足．为了对MPA法与传统Pushover法的准

2、确性进行对比，文中以逐步增量弹塑性时程分析结果为基准，基于两个普通的六层和十层钢筋混凝土框架结构纤维模型，对MPA法和不同侧力模式的Pushover法的分析结果进行了对比．分析表明，与Pushover法相比，MPA法对中短周期结构最大弹塑性位移响应的预测具有较高精度，但对结构最大层间位移的预测误差仍较大．关键词：静力弹塑性分析；弹塑性时程；多模态推覆分析；钢筋混凝土框架；纤维模型中图分类号：Tu375文献标识码：A与现行基于承载力设计方法相比，发展基于性能／位移抗震设计方法的主要工作在于确定结构的弹蜊性变形地震响应．弹塑性动力时程分析是计算结构弹塑性变形地震响应的准确方法，但由于地震输入本身的

3、不确定性、结构弹塑性分析建模的复杂性和计算代价偏高等，使这一方法的实际应用存在困难．在这种情况下，一种简化近似的结构弹塑性地震响应计算方法——静力弹塑性分析方法(Push—over法)被提．r出来．该方法已经被美国的ATC一40。FEMA273、274正式采用，我国的GB50011—200l也将该方法作为验算结构在罕遇地震下的弹塑性变形的方法之一⋯．Pushover法是根据符合水平地震力分布规律的侧力模式，采用逐步增加水平侧力的静力掸塑性分析方法，得到结构的弹塑性承载力一位移关系全曲线，并由等效单自由度体系确定强震下的目标位移，进而获得强震下的结构弹理性地震响应．传统Push—over法的分析

4、结果受不同侧力模式的影响较大【21，且一般只适用于结构振动以第一振型为主的结构，无法反映结构高阶振型的影响．因此，Chopra【31基于弹性多自由度结构体系的振型分解反应谱法，提出了多模态Pushover分析方法(ModalPushoverAnaly。sis，简称MPA法)．MPA法是按各阶振型侧力模式分别进行类似普通Pushover分析的计算，得到各阶振型的等效单自由度体系及其弹塑性地震响应，忽略尴服后结构各阶振型之间的耦合，按类似振型组合方法得到结构的弹塑性地震响应．由于我国八度抗震设防区对混凝土框架使用高度有严格限制，而且考虑到Pushover法埘周期较长的结构适用性较差，因此本文通过一

5、个六层和一个十层钢筋混凝土中短周期框架结构，以逐步增量时程分析方法(IDA法)的计算结果为基准，对MPA法和Pushover法的准确性进行，较为系统的对比研究，为选择合理的分析方法提供依据．Pushover法的分析结果与侧力模式有很大关系．目前常用的侧力模式有：质量比例型(各层质量相同时即为“均匀分布”)、倒三角型、第一振型比例型、考虑楼层高度影响侧力模型和振型组合侧力模式(简称sRSs侧力模式)．其中，较为常用的倒三角型是考虑楼层高度影响侧力模式的一种特殊情况．对于一阶振型响应占主导的中低层结构，倒三角型、第一振型比例型和考虑楼层高度影响侧力模式，这j种侧力模式计算收稿日期：2008-叭-1

6、6-基金项月：国家“十一五”科技支撑计划项目(2006BAK0lA02-09)；清华大学基础研究基金资助项目(JC20cr7003)作者简介：马千里(1983一)，男，博士生，主要从事工程抗震研究．E—maii：maqi蚰lioo@majls．tsingIl吡．edu．cn万方数据122华南理工大学学报(自然科学版)第36卷结果差别不大㈨．因此，本文以下分析中，仅选用均匀分布、第一振型比例型和SRSS侧力模式，进行Pushover分析．1计算模型根据GB50011_2001，采用PKPM软件分别设计了一个六层和一个十层钢筋混凝土框架结构．两个框架结构的平面尺寸如图1所示，底层层高4．2m，其它

7、层层高均为3．6m，设计地震烈度为8度，地震分组为第一组，II类场地．o>o卜．，～o∞图l框架平面示意图(单位：mm)F唔．1Pl明oftheframe(unit：mm)六层框架顶层恒荷载为8．5kN／m2，活荷载为2．okN／m2，其余层恒荷载为8．0kN／m2，活荷载为2．okN／m2，梁、柱混凝土强度等级都为c30，纵筋为HRB335级，箍筋为邯B235级．前三阶周期分别为1．05、0．3