基于连续性连杆法的结构非线性模型研究

地震动作用下结构非线性响应分析是结构抗震评价与设计的关键技术之一。增量动力分析作为一种非线性动力分析方法，是一种较传统推覆分析更加准确的分析方法。目前制约其在工程中应用的主要障碍之一是计算量巨大，寻求准确的简化方法是国际上的热点研究方向。本项目将提出适用于框架-剪力墙结构非线性动力分析的连续多自由度模型。该计算模型的振动自由度相比详细模型大幅减少，从而实现工程项目在现有计算设备上进行增量动力分析的目标。通过基于材料非线性的连续性模型动力特征参数的理论分析，提出建立框架-剪力墙结构简化模型的具体步骤;通过振动台试验和数值分析验证连续多自由度模型的准确性;通过连续多自由度模型的参数分析，提出框架-剪力墙抗震设计的指导意见；最后编制程序并应用于工程实例中。该方法为高层结构的非线性动力分析的进一步研究提供新的思路，具有重大的工程意义。

基于结构非线性响应的增量动力分析是结构抗震性能评估的发展方向。为减小结构增量动力分析的计算量，本项目将提出适用于框架-剪力墙结构非线性动力分析的连续性多自由度模型。首先，通过3座剪力墙结构在不同强度地震动下的非线性反应，分析多自由度因素对结构非线性计算的影响，了解现有推覆分析存在的不足。然后，基于连续性连杆法，推导简化模型振动周期，振型，弯曲悬臂梁和剪切悬臂梁的刚度、屈服强度的解析解，并提出建立二维框架剪力墙简化模型的具体步骤。在此基础上，对一榀4层框架剪力墙墙缩尺模型进行拟静力试验，并建立相关的有限元模型。通过对试验结果与数值模型的对比可以发现简化模型的pushover计算结果与详细杆系模型计算结果以及试验结果均比较吻合，说明该模型具有较高的精度。 接着，本课题将二维框架剪力墙简化模型拓展为三维简化模型，并进行相关算例研究，分析质量偏心距与刚度偏心距对结构响应及简化模型精度的影响。最后，编写相关程序包，植入增量动力分析过程，简化操作程序。 .本文提出的框架剪力墙结构简化模型可以大幅度减少构件单元数量和结构自由度数量，提高分析效率，并具有较高的精度和较好的适用性，能够运用于高层框架-剪力墙结构中，为高层结构的非线性动力分析的进一步研究提供新的思路，具有重大的工程意义。 在本项目进行过程中培养了4名研究生，发表6篇论文。