塑性鉸長度對平面框架滯回耗能計算影響分析.pdf

1、基于位移的抗震設(shè)計非常重視建筑結(jié)構(gòu)在強烈地面運動作用下的最大位移反應(yīng)，需要結(jié)構(gòu)具有足夠的延性。而為了保證結(jié)構(gòu)的彈塑性變形能力，我國抗震規(guī)范規(guī)定按照不同的抗震等級對梁和柱進行加固（如對結(jié)構(gòu)構(gòu)件端部的箍筋加密等）。但經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)規(guī)范用層間位移角達到或超過2％的限值來判斷結(jié)構(gòu)整體失效的標準并不能反應(yīng)地面運動持續(xù)時間引起結(jié)構(gòu)累積破壞的影響。而基于能量概念設(shè)計方法能夠很好的反映結(jié)構(gòu)地震動的持時、強度和頻譜特性。尤其能夠反應(yīng)強震持續(xù)時間對結(jié)構(gòu)的累積損

2、傷破壞的影響。其概念十分明確、形式又非常簡單。因此，基于能量概念設(shè)計方法越來越受到國內(nèi)外地震工程研究界的重視。為了減小柱發(fā)生破壞的可能性，降低結(jié)構(gòu)發(fā)生整體倒塌的概率，人們通常采取強柱弱梁的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計，使梁端先于柱端出鉸，以滯回耗能的形式耗散掉地震波輸入給結(jié)構(gòu)的總能量。然而，人們往往把塑性鉸看作一個截面，忽視了塑性鉸長度對結(jié)構(gòu)能量耗散的影響。因為考慮塑性鉸長度與不考慮塑性鉸長度計算出的滯回耗能有可能不同，所以對同一個結(jié)構(gòu)而言，考慮塑性鉸

3、長度與不考慮塑性鉸長度得出的結(jié)論可能相差甚遠。因此，了解塑性鉸長度對結(jié)構(gòu)的滯回耗能影響是非常有必要的。
　　 本文主要從位移和滯回耗能兩個方面對兩種情況作了對比研究。研究內(nèi)容主要做了如下工作：
　　 ①本文按照中國抗震規(guī)范8度設(shè)防烈度設(shè)計了7個3跨框架結(jié)構(gòu)，分別為4層、5層、7層、9層、11層、13層和15層，采用大型商業(yè)有限元軟件ABAQUS分別對以上7個平面框架進行建模和彈塑性分析，求出相應(yīng)的能量和位移的地震反應(yīng)和相

4、應(yīng)的時程曲線。而且采用的恢復(fù)力模型與以往的不同，不是將梁柱看做一個單元的構(gòu)件恢復(fù)力模型，將質(zhì)量全部集中在梁或柱的兩端，而是從結(jié)構(gòu)材料的本構(gòu)關(guān)系出發(fā)，采用材料恢復(fù)力模型，將梁柱進行劃分為若干單元，采用一致質(zhì)量矩陣和剛度矩陣，這樣就可以避免由于過多的假設(shè)所導(dǎo)致誤差增加。
　　 ②在綜合考慮地震動因素和結(jié)構(gòu)自身動力特性的情況下，分析不考慮塑性鉸長度和考慮三種不同的塑性鉸長度模型時平面框架結(jié)構(gòu)總輸入能及總輸入能分配的變化規(guī)律，重點求出由

5、于不考慮塑性鉸長度與考慮不同塑性鉸長度時對計算總輸入能及總輸入能的耗散所帶來的差異，初步定性和定量地得出了這些差異的規(guī)律。
　　 ③采用不考慮塑性鉸長度和考慮塑性鉸長度模型，在綜合考慮地震動因素和結(jié)構(gòu)自身動力特性情況下，平面框架結(jié)構(gòu)在梁柱之間滯回耗能的分配規(guī)律，求出由于選取不同的塑性鉸長度模型對計算梁柱的滯回耗能在總滯回耗能的比例所帶來的差異，初步定性和定量地得出了這些差異的規(guī)律。
　　 ④過去對塑性鉸長度的研究是基于試