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【6h】

多种滞回模型下单自由度体系的弹塑性反应谱分析

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摘要

基于位移延性的地震力调整系数是地震力理论中很重要的一个分支，但是早期的研究计算所基于的地震波记录较少，没有考虑地震波本身的频谱特性和特征周期对地震力调整系数的影响，存在着结果失真的情况。同时对单自由度体系进行弹塑性时程分析，获得等延性弹塑性动力放大系数谱的成果也较少。
　　 论文首先基于自编的C++程序，对双线性(BIL)滞回模型和剪切滑移(SSP)滞回模型的单自由度体系在地震作用下进行弹塑性动力分析，得到了不考虑和考虑P-△效应时不同场地、延性等参数组合下的双周期标准化的地震力调整系数R谱，并与理想弹塑性(EPP)滞回模型的R谱比较。结果表明：在Tga2TgR周期段，三种滞回模型的R谱接近；P-△效应对BIL模型的影响可以忽略，对EPP和SSP模型影响则随延性增大而增大；对具有90％保证率的R谱，BIL模型在Tga　　 接着，得到了考虑承载力退化时不同场地、延性系数等参数组合下的双周期标准化的地震力调整系数R谱，计算了承载力有退化的修正EPP模型的基底剪力影响系数谱αEK，提出了αEK谱的简化计算公式，用以分析承载力退化对基底剪力的影响，进而得到与退化模型等效的理想弹塑性模型。结果表明：承载力退化对BIL和SSP模型的影响不大，对修正EPP模型的影响则随退化值增大而增大。实践中对退化的修正EPP模型，应采用与延性系数定义相配套的地震力折减系数。对于和理想弹塑性模型延性等效的承载力有退化的结构体系，其承载力是理想弹塑性模型的αEK倍，同时变形能力需求也为理想弹塑性模型的αEK倍。
　　 与此同时，按照与地震力调整系数谱相同的参数组合，建立弹塑性动力放大系数β谱。结果显示直接建立弹塑性动力放大系数谱来计算弹塑性地震力，要比采用地震力调整系数来进行折减要更加理想；阻尼比是弹性动力放大的重要因素，而承载力退化和P-△效应则对弹塑性动力放大系数均存在较大影响。
　　 为了探讨曲率延性在实际工程中的应用，进而探索截面分类的依据，本文又通过理论方法来研究钢结构体系在弹塑性阶段的抗震性能，利用ANSYS有限元软件对一系列悬臂梁和三杆框架进行了推覆分析，以考察其曲率延性和位移延性关系。结果显示位移延性的稳定性较好，曲率延性会突然增大，不适合于设计运用；在相同的地震力作用下，曲率延性要大于位移延性，随着模型的不同而不同；在相同的位移延性下，悬臂梁的曲率延性最小，梁上无均布荷载的三杆框架次之，梁上有均布荷载的最大。
　　 最后对理想弹塑性(EPP)滞回模型和修正的克拉夫(MC)滞回模型组成的双重抗侧力的SDOF体系在地震作用下进行弹塑性动力分析，得到了不同参数参数组合下的双特征周期标准化的地震力调整系数R谱和动力放大系数谱，并与EPP、MC滞回模型的R谱比较。结果表明：双重抗侧力体系的R谱谱值均比相同地震力作用下的EPP、MC大，谱值特性更接近MC模型。承载力退化对R谱的影响不能忽略，随着退化值的增大而减小。

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