等效线性化方法在基于位移与能量抗震设计中的应用.pdf

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4、广等特点，在结构抗震设计研究中引起了广泛的关注和重视。该方法通过调整线弹性计算模型的周期和阻尼建立等效线性化模型，使得结构的弹塑性响应可以通过弹性分析获得，所以等效线性化模型的合理建立是保证该方法准确评估结构弹塑性响应的关键。目前，各国研究者已基于不同等效模型提出了多种等效线性化方法，而对各种等效线性化方法在基于位移和基于能量抗震设计方法中的应用效果评价研究较少，本论文将对美国AASHTO规范、日本桥梁抗震规范JPWRI、美国加州CALTRANS规范中采用的等效线性化方法，以及Gulkan和Sozen实验方法、Iwan经验公式法五种等效线性化方法，在基于位移和基于能量抗震设计方

5、法中的应用进行分析讨论。在直接基于位移抗震设计中采用等效线性化方法将结构等效为线性体系进行强度设计，分别对这五种方法计算得到的结构基底剪力进行比较，得出G&S法计算的基地剪力设计值最为保守，其余四种方法对结构基底剪力的计算结果比较接近。从各方法的等效参数和结构参数对计算结果的分I太原理工大学硕士研究生学位论文析比较可知，等效周期的计算方式、结构屈服后刚度系数对基于位移抗震设计影响较小，而设计延性系数对计算结果的影响较大。最后，通过算例分析各等效线性化方法应用下的结构设计强度值，与理论分析结果相吻合。在基于能量抗震设计中采用等效线性化方法简化计算结构弹塑性地震输入能，分析各等效线

6、性化方法的计算精度和适用范围，以及结构参数对计算结果的影响情况。结果表明，对中等周期和中长周期范围的结构，四种等效线性化方法对弹塑性地震输入能的计算精度较高，其中CALTRANS法和Iwan法的误差相对稳定，且平均值在10%以内，而对短周期范围的结构计算误差很大，主要原因在于短周期范围下等效线性化方法高估了结构的等效周期。从总体上看，结构参数中延性系数对短周期范围结构能量谱的计算精度影响较大，且随着延性系数的增大计算误差也在增大，屈服后刚度系数对等效计算结果的影响不明显，初始阻尼比对中长周期范围的计算结果有明显影响，且随着初始阻尼比的增大，等效线性化方法对能量谱的计算误差逐渐减

7、小。基于上述对弹塑性地震输入能量谱简化计算的评估结果，显然，等效线性化方法不适用于近似估计短周期结构的弹塑性地震输入能，对于中等和中长周期的结构，其中Iwan法的计算结果精度较高，因此，本文采用遗传优化算法对Iwan法在短周期范围下的等效参数进行优化分析，将所取结构模型与地震荷载组合下求得的最优参数解进行拟合，得出短周期结构的等效周期拟合公式，并与非线性时程分析的计算结果比较，证明了拟合公式的合理性。II太原理工大学硕士研究生学位论文关键词：等效线性化，基于位移，基于能量，基底剪力，地震输入