基于倒塌分析的钢框架结构地震反应系数的研究

结构在强烈地震作用下进入塑性，其耗能、超强和延性都会因结构形式的不同而有很大的区别。它们涉及到结构设计的原则、对结构安全性的判断和现代工程技术的进步。国外学者对结构地震反应系数开展了深入的研究并应用于抗震设计规范。我国现行抗震规范隐含的结构影响系数为0.35，对不同形式的结构不加区别；《通则》的R和Cd基本上是照搬国外的。目前我国已有的研究，由于研究方法等因素的差异，其结果差别很大。.以结构倒塌为极限目标，对结构进行静、动力非线性分析，建立结构安全性能评价标准，并由此得到超强、延性等指标，是解决上述问题的有效方法之一。本项目拟在三方面做出贡献：①为获得更加合理的钢结构地震反应系数的方法提供理论依据；②对目前国内已提出的结构影响系数等研究成果提供一种评价手段；③为使结构能够满足在强烈地震下具有良好的预期性能提供一种结构设计的调整方法。

我国抗震规范一直面临着如何科学确定结构影响系数的问题。对于不同结构材料、不同结构形式采用单一的结构影响系数肯定是有问题的。找到合理的数值既要解决理论问题，也要解决研究方法问题。“基于倒塌分析的钢框架结构地震反应系数的研究”（51178285）就是把这一任务作为目标，进行了系列的探索研究。.这是一次具有创新意义的尝试，其工作方式是避开传统的研究思路，以倒塌作为结构工作的极限目标，而不是把结构承受地震作用时构件或节点破坏作为获得结构影响系数的参照点；以建立结构安全性能评价标准作为保证所获得的数据的科学性，而不是仅仅通过观察个别的实验现象。这个研究方向决定了研究工作的科学性，同时也面临着新的尝试和挑战，一些工作的难度在课题开始时还无法预测。 .经过四年的探索和实践，本项目得到了一些重要成果。首先，依据某些发达国家成熟的抗震设计思路，研究获得了钢框架结构倒塌分析的基本方法，对地震作用下钢框架结构的能量和损伤模型进行估算，确定其倒塌位移并给出了试验验证结果。本项目还根据等倒塌的概念，获得了比传统方法更加合理的钢结构地震反应系数，并用基于能量倒塌判定标准对抗弯钢框架的结构影响系数进行了校验。最后，本项目研究了结构优化设计方案，即变化结构超强和延性的优化方案，通过柱子腹板高厚比变化的优化方案，以及一种新型结构形式所提供的结构优化设计信息。