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1、第22卷第4期地震工程与工程振动Vol.22,No.42002年8月EARTHQUAKEENGINEERINGANDENGINEERINGVIBRATIONAug.,2002文章编号:1000-1301(2002)04-0066-08几种push-over分析方法对比研究魏巍,冯启民(青岛海洋大学,山东青岛266071)摘要:Push-over方法是一种静力非线性计算方法,是近年来在国内外得到广泛研究应用的用于评价结构抗震能力的新方法。采用这种方法计算结构的弹塑性地震反应将会逐渐为广大的工程设计人员所
2、接受,但目前对于这种用静力的方法去预测结构的动力反应,其可靠性如何一直是许多学者所关注的,而且对于现有的这几种方法的优劣也没有给出综合的评价。本文在国内外有关理论和方法的基础上,对几种push-over分析方法进行了简要评述,并通过分析计算对其中有代表性的能力谱方法、位移影响系数法和适应谱push-over方法进行了详细的对比研究。指出了其中存在的问题,试图寻找并推荐一种比较好的方法。如果能够实现这一目标,对于push-over方法的发展将会有一定的推动作用。关键词:静力弹塑性(push-over)分
3、析方法;能力谱方法;位移影响系数法;适应谱push-over方法中图分类号:P315.96文献标识码:AResearchoncomparisonofseveralpush-overanalysismethodsWEIWei,FENGQi-min(OceanUniversityofQingdao,Qingdao266071,China)Abstract:Push-overanalysisasacombinationofnonlinearstaticanalysisandearthquakerespons
4、espectrumisbe-comingapopulartoolforseismicperformanceevaluationofexistingandhavingbeendesignedstructures.Inthispaper,astheinternationalrepresentativepush-overanalysismethods,capacityspectrummethod,displacementcoefficientmethodandadaptivespectra-basedpus
5、h-overprocedureareintroducedandcompared.Keywords:nonlinearstaticanalysis;capacityspectrummethod;displacementcoefficientmethod;adaptivespectra-basedpus-hoverprocedure1能力谱方法所谓“能力谱”方法(CapacitySpectrumMethod),实质上就是通过地震需求曲线和结构能力曲线的叠加来评估结构在给定地震作用下的反应特性。在能力谱方法
6、中,为了能将地震需求曲线和结构能力曲线叠加在同一坐标系中,还需要做一些简化工作。因为地震需求曲线是由弹性反应谱转化而来的,它是针对单自由度线性体系而言的,因此结构的能力曲线也应该是对应于单自由度线性体系的。这就需要将多自由度体系等效成单自由度体系,并将非线性体系等效成线性体系。下面分别介绍一下等效单自由度体系和等效线性体系。1.1等效单自由度体系将结构转化为与其等效的单自由度体系的公式并不唯一,但等效原则大致相同。即均通过多自由度体收稿日期:2001-11-20;修回日期:2002-05-26基金项目
7、:地震科学联合基金资助项目(101056)作者简介:魏巍(1973-),女,博士生,现从事结构抗震研究.4期魏巍等:几种push-over分析方法对比研究67系的动力方程进行等效。多层结构通常可以理想化为在各楼面具有集中质量的多自由度体系,它在地震地面运动下的动力微分方程为:¨·¨[M]{X(t)}+[C]{X(t)}+{Q}=-[M]{1}Xg(t)(1)式中:[M]———质量矩阵;[C]———阻尼矩阵;{Q}———层间恢复力向量,{Q}=[K(x)]{X(t)},·¨[K(x)]———刚度矩阵;{
8、X(t)}、{X(t)}、{X(t)}———分别为楼面的相对侧向位移向量、速度向量、加速度¨向量;Xg(t)———地震地面运动加速度。令:{X(t)}={Υ}Xt(t)(2)上式即是将结构侧向位移向量用顶层位移与一形状向量的乘积来表示。其中:Xt(t)为多自由度体系的顶层位移;{Υ}为一形状向量,且假定在整个反应过程中{Υ}是保持不变的。形状向量{Υ}应能代表罕遇地震作用下预期的结构非弹性反应的某个挠度剖面,对于不同类型的结构可采用不同的{Υ}。对于较低
