1、1异形柱框架结构的抗震性能分析摘要：采用有限元软件 SAP2000建立框架结构模型，采用 pushover分析方法：能力谱法，位移影响系数法对结构进行静力弹塑性分析和抗震性能评价。结果表明改进后的异形柱结构位移较小，刚度分布均匀，有利于抗震。 关键词：Pushover 静力弹塑性分析 异形柱 对比分析 中图分类号：TU973+.31 文献标识码：A 文章编号： 0、引言 随着结构形式的日趋多样化和复杂化，线弹性范围内的地震反应分析往往不能有效估计结构的工作形态。Pushover 分析方法是一种将静力弹塑性分析与反应谱相结合、进行图解的快捷计算方法，结果具有直观、信息丰富的特点、且解相对稳定，求
2、解时间短。该方法既能对结构在多遇地震下的弹性设计结构进行校核，如校核总侧移和层间位移角、各杆件是否满足弹性极限要求，各杆件是否处于弹性状态等；也能够确定结构在罕遇地震下潜在的破坏机制，找到最先破坏的薄弱环节，这样设计者可仅针对局部薄弱环节进行加强，还可以检验总侧移和层间位移角、各个杆件是否超过弹塑性极限状态，是否满足大振不到的要求。 1、Pushover 分析基本过程是：在某种分布形式的侧向力或侧向位移的逐步增大作用下，结构模型控制点达到目标位移或结构倾覆。将表示结构抗侧能力的基地建立-顶点位移曲线转换为谱位移-谱加速度曲线，2与需求谱曲线相结合得到性能点。通过 比较结构在性能点的行为与预先定
3、义的容许准则，确定设计目标是否满足。Pushover 计算分成两个阶段：第一阶段为以位移为基本量，不断增大侧向作用，得到结构的抗侧能力；第二阶段将多自由度体系转换为单自由度体系，与反应谱曲线相结合，确定结构在预定地震水平下的反应。1 2、能力曲线 对结构进行 Pushover分析，在结构上施加静力荷载，直至倒塌或整体刚度矩 detk O，就可以得到图 1所示的基底剪力()顶点位移()曲线。假设结构的反应以第一振型为主，也就是在整个地震反应过程中，结构沿高度的变形都采用一个不变的形状向量，这样，就将原多自由度结构体系等效为一个单自由度体系，而基底剪力顶点位移曲线也相应的可以转换为等效单自由度体系
4、的基底剪力顶点位移曲线。然后可将上述曲线转换成谱加速度谱位移曲线，即能力曲线如图 2。但是通常为了简化计算，把能力曲线进理想化为双折线形如图 2，3，其中折点所对应的剪力与位移就是等效单自由度体系的屈服剪力与屈服位移。2 图 1 多自由度体系的 Pushover曲线图 4 能力谱曲线 图 2 多自由度体系的 Pushover曲线图 3 等效单自由度体系的Pushover曲线 3、实例分析结构工程概况 33.1 该算例为 3层纯框架结构，分别用异性框架柱和相同截面的矩形柱进行分析，首层层高为 4.5m。二三层高为 4.2m，设防烈度为 7度（设计基本地震加速度值为 0.15g） ，设计地震分组为
5、第一组，场地类别为二类，场地特征周期为 0.35秒阻尼比取为 0.05，混凝土强度等级为 C30，结构每一网格均为 6m6m，梁采用 250mm500mm。异形柱截面见下图 角柱边柱中柱 矩形柱截面面积等同相同位置的异形柱截面面积，见下图。 角柱 边柱 中柱 结构三维模型 本工程侧向加载采用均匀分布和倒三角形分布两种形式，并仅对 x方向进行了 Pushover分析。根据我国规范对 ATC40 中的反应谱进行修正，修正系数分别为：7 度多遇地震时，CA=0.035,CV=0.070;7 度罕遇地震时 CA=0.23,CV=0.45。本文仅对罕遇地震情况下经行分析。结构在性能点时的层间位移及层间位
6、移角见下表 3.2 结果对比分析 表一异型柱时罕遇地震下结构的层间位移及层间位移角 表二矩形柱时罕遇地震下结构的层间位移及层间位移角 4因此可得，两种加载模式下两种结构的弹塑性层间位移角都小于规范规定的限值 1/50.说明该工程瞒足抗震性能要求。结果表明异形柱结构位移较小，刚度分布均匀，有利于抗震。3 4 、结论 通过例子介绍了 Pushover分析的基本原理和方法，结合一个三层钢筋混凝土框架结构进行了抗震性能分析，结构表明，Pushover 分析方法可以按照规范对结构的抗震设计提供了很好的计算方法。为实现基于性能的抗震设计提供了很好的计算方法。但是如何用此方法对结构进行更加准确的定量分析，以及该方法本身的塑性铰定义，侧向力分布形式等方面都有待进一步的研究。 参考文献 1 赵丽清.建筑抗震概念设计J.山西建筑，2008，,34（18）：89-90. 2 李彦峰 徐 巍.基于 pushover分析的建筑结构抗震性能评价方法研究J.吉林勘察设计 2007?2:54-55. 3 GB 50011-2010，建筑抗震设计规范S.
