近断层地震下自复位中心支撑钢框架结构基于能量的抗震设计方法.docx

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1、近断层地震下自复位中心支撑钢框架结构基于能量的抗震设计方法由于近断层区域的地震动带有明显的高能量速度脉冲特性,这种特性会使结构震后出现较大的塑性残余变形,修复难度显著增加,甚至有些结构因无法修复而不得不拆除,带来巨大的经济损失。目前,我国抗震设计规范按照小震弹性方法进行设计,期望所设计的结构在设防地震或罕遇地震作用下进入弹塑性状态,但已有抗震设计方法无法保证结构进入弹塑性状态后出现理想的破坏模式。因此,近断层地震下结构基于能量的抗震设计方法引起了很多学者的密切关注。本文结合已有的研究成果和能量平衡准则,通过引入了最大有效滞回耗能(MECE)的概念来考虑近断层地震动

2、的瞬时能量输入,建立了自复位中心支撑钢框架(SC-CBSF)结构最大有效滞回耗能的简化计算表达式,提出了近断层地震下SC-CBSF结构基于能量的抗震设计方法,并通过弹塑性时程方法对SC-CBSF结构基于MECE谱的能量抗震设计方法的合理性进行了评估。本文主要研究内容如下:(1)明确SC-CBSF结构在弹塑性状态下层间剪力分布模式和理想屈服机构,建立了SC-CBSF结构主要构件的能量计算表达式,根据已有的MECE谱,结合能量平衡原则提出近断层地震下SC-CBSF结构基于MECE谱的抗震设计方法;(2)考虑目标延性系数、结构层数的影响,按MECE谱的抗震设计方法分别设

3、计了5层(μ_t=2)、5层(μ_t=4)、10层(μ_t=2)、10层(μ_t=4)共计4个SC-CBSF算例,并对其进行了滞回性能分析,并评估了SC-CBSF算例的滞回性能和复位效果,验证了基于MECE谱的能量抗震方法设计SC-CBSF结构的可行性;(3)合理选择了4组共40条近场速度脉冲地震波,对4个SC-CBSF算例进行了弹塑性时程分析,评估了SC-CBSF算例在近场罕遇地震作用下的楼层剪力分布、楼层位移、残余楼层位移、层间位移角及残余层间位移角,证实了基于MECE谱的能量抗震方法设计SC-CBSF结构的可靠性;(4)采用能力谱法对4个SC-CBSF算例进

4、行了抗震性能评估,进一步证实了基于MECE谱抗震设计方法的可靠性。