Pushover分析及时程分析在实际结构工程中的应用与研究
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摘要
建筑物在遭遇罕遇地震时，为了确保“大震不倒”，正确地了解并把握结构在地震中的破坏状况，必须追踪结构在地震时结构反应的全过程，了解结构的薄弱楼层和构件。本论文通过对某实际工程运用静力弹塑性分析和时程分析，对上述设计目标进行了分析及研究。
本论文分析模型采用日本已建成的某超高层钢骨混凝土住宅，通过使用国内计算软件(PKPM及MIDAS/Gen)对结构进行弹性及弹塑性分析。静力弹塑性分析方法和时程分析方法比一般通用的振型分解反应谱抗震分析方法能够提供更合理，更符合实际的结果，本论文的讨论研究为实际工程设计中采用上述两种方法时，提供了一定的理论及数据分析结果。
静力弹塑性分析本质上是一种静力分析方法，对结构进行静力单调加载下的弹塑性分析。进而揭示出在罕遇地震作用下结构实际的屈服机制，各塑性铰的出现顺序，找出结构的薄弱环节，确认结构设计中“强柱弱梁”的设计原则，得出Push-over图形(层剪力图形及构件剪力图形)。
时程分析是将地震波按时段进行数值化后，输入结构体系的振动微分方程，采用逐步积分法得出结构在整个地震时域中振动状态的全过程。本文根据Push-over曲线图形置换理想恢复力特征曲线，并从地震波的选用，结构分析模型以及结构动力方程的建立及解法等方面对结构的时程分析进行了讨论研究。
本文分析结果与原文献结果吻合相当一致。
When the building encounters the rare earthquake, to ensure the building not to collapse during it ,to correctly grasp structure's destroy status, to trace the whole process of the structure's respond and to find out the weakness of the structure's floors and elements, this paper carries though the pushover analysis and time history analysis of an actual structure.
The analysis model came from a built high SRC structure of Japan. The building is making elastic and inelastic analysis through using the national program (PKPM and MIDAS/Gen). And the two analysis methods are more reasonable and combinable with the actual instance than the general seismic analysis methods. This paper mainly discusses the two methods of designing actual project and offers the results of the theory and data.
The pushover analysis is essentially static analysis method. It is an inelastic analysis during the linear monotony loads. It can show the actual yield mechanism and the appearance sequence of the hinge, find out the weakness of the structure and gain the pushover figure (floor-shear diagram and element-shear diagram).
Time history analysis is carries on after the seismic waves being numbered according to period, input values of seismic wave to vibration equation of system, adopt the method of progressive integral to gain the whole course of the structure's state at the whole earthquake. To discuss the time history analysis, the paper explains many problems, such as the imitation of the resilience curve from the pushover figure, the selection of the seismic waves, the model of dynamical analysis and the establishment and solution of the vibration equation.
The analysis results correspond well to the exist values.
本论文分析模型采用日本已建成的某超高层钢骨混凝土住宅，通过使用国内计算软件(PKPM及MIDAS/Gen)对结构进行弹性及弹塑性分析。静力弹塑性分析方法和时程分析方法比一般通用的振型分解反应谱抗震分析方法能够提供更合理，更符合实际的结果，本论文的讨论研究为实际工程设计中采用上述两种方法时，提供了一定的理论及数据分析结果。
静力弹塑性分析本质上是一种静力分析方法，对结构进行静力单调加载下的弹塑性分析。进而揭示出在罕遇地震作用下结构实际的屈服机制，各塑性铰的出现顺序，找出结构的薄弱环节，确认结构设计中“强柱弱梁”的设计原则，得出Push-over图形(层剪力图形及构件剪力图形)。
时程分析是将地震波按时段进行数值化后，输入结构体系的振动微分方程，采用逐步积分法得出结构在整个地震时域中振动状态的全过程。本文根据Push-over曲线图形置换理想恢复力特征曲线，并从地震波的选用，结构分析模型以及结构动力方程的建立及解法等方面对结构的时程分析进行了讨论研究。
本文分析结果与原文献结果吻合相当一致。
When the building encounters the rare earthquake, to ensure the building not to collapse during it ,to correctly grasp structure's destroy status, to trace the whole process of the structure's respond and to find out the weakness of the structure's floors and elements, this paper carries though the pushover analysis and time history analysis of an actual structure.
The analysis model came from a built high SRC structure of Japan. The building is making elastic and inelastic analysis through using the national program (PKPM and MIDAS/Gen). And the two analysis methods are more reasonable and combinable with the actual instance than the general seismic analysis methods. This paper mainly discusses the two methods of designing actual project and offers the results of the theory and data.
The pushover analysis is essentially static analysis method. It is an inelastic analysis during the linear monotony loads. It can show the actual yield mechanism and the appearance sequence of the hinge, find out the weakness of the structure and gain the pushover figure (floor-shear diagram and element-shear diagram).
Time history analysis is carries on after the seismic waves being numbered according to period, input values of seismic wave to vibration equation of system, adopt the method of progressive integral to gain the whole course of the structure's state at the whole earthquake. To discuss the time history analysis, the paper explains many problems, such as the imitation of the resilience curve from the pushover figure, the selection of the seismic waves, the model of dynamical analysis and the establishment and solution of the vibration equation.
The analysis results correspond well to the exist values.
引文
[1] 平成3年度高层建筑物构造评定委员会资料：莲根住居栋新筑工事构造计算概要书，株式会社，西洋环境开发；圆堂建筑设计事物所；株式会社，构造计画研究所，平成3年9月
[2] Freeman S A, Nicoletti J P, Tyrdl J V. Evaluation of existing buildings for seismic risk—a case study of puget sound naval shipyard. Bremerton, Washington, Proc. 1st U. S. National Conf. Earthquake Engng., EERI, Berkley, 113-122, 1975
[3] SEAOC Vision 2000 Committee. Performance-based seismic engineering. Report prepared by Structural Engineering Association of California, Sacramento, California, U S A, 1995
[4] 叶燎原，潘文：结构静力弹塑性分析(push-over)的原理和计算实例，建筑结构学报，Vol．21，No．1，37-42，2000．2
[5] 刘军进，张晋，吕志涛：静力弹塑性分析(push-over)方法在模拟伪静力试验方面的研究，建筑结构，Vol．32，No．8，63-65，2002．8
[6] 吴京，孟少平，邹滨：预应力混凝土框架结构抗震推倒分析，工业建筑，Vol．32，No．10，7-9，2002
[7] 方鄂华，何国松，容柏生，张文华：广州天王中心大厦弹塑性地震反应分析，建筑结构学报，Vol．21，No．6，10-15，2000．12
[8] 徐永基，王润昌，鱼水滢，李康宁，洪亮：陕西省信息大厦超高层结构设计和安全性分析，建筑结构学报，Vol．23，No．1，82-86，2002．2
[9] 朱杰江，吕西林，王震波：带加强层框架-芯筒结构的非线性推覆分析，上海大学学(自然科学版)，Vol．9，No．5：445-450，2003．10
[10] 朱杰江，吕西林，容柏生：复杂体型高层结构的推覆分析方法和应用，地震工程与工程振动，Vol．23，No．2，26-36，2003．4
[11] 耿耀明，黄鼎业：预应力混凝土框架结构抗震能力的静力弹塑性分析方法，工业建筑，Vol．33，No．9，29-31，2003
[12] 小谷俊介：日本基于性能结构抗震设计方法的发展，建筑结构，Vol．30，No．6，3-9，2000．6，
[13] 杨溥，李铁民，王亚勇，赖明：结构静力弹塑性分析(push-over)方法的改进，建筑结构学报，Vol．21，No．1，44-50，2000．2
[14] 尹华伟，汪梦甫，周锡元：结构静力弹塑性分析方法的研究和改进，工程力学，Vol．20，No．4，45-49，2003．8
[15] R. Scott Lawson. Nonlinear Static Push-over Analysis-Why, When and How?[C]5th U.S National Conference on Earthquake Engineering, 1994
[16] 熊向阳，戚震华：侧向荷载分布方式对静力弹塑性分析结果的影响，建筑科学，Vol．17，No．5，8-13，2001．10
[17] 叶献国，种迅，李康宁，周锡元：Pushover方法与循环往复加载分析的研究，合肥工业大学学报(自然科学版)，Vol．24，No．6，1019-1024，2001．12
[18] 侯爱波，汪梦甫：循环往复加载的Push-over分析方法及其应用，湖南大学学报(自然科学版)，Vol．30，No．3，145-152，2003．6
[19] Helmut Krawinkler, G.D.P.K. Senerviratna. Pros and cons of a push-over analysis of seismic performance evaluation [J].Engineering Structures. 1998; (20): 452-464
[20] 包世华：新编高层建筑结构，北京，中国水利水电出版社，44-53；337-364，2001．9
[21] 王亚勇：结构抗震时程分析法输入地震记录的选择方法及其应用，建筑结构，1992(5)
[22] 胡文源，邹晋华：时程分析法中有关地震波选用的几个注意问题，南方冶金学院学报，Vol．24，No．4，25-28，2003．7
[23] 黄炳生，舒赣平，吕志涛：多层轻钢框架的地震时程分析，工业建筑，Vol．31，5-7，2001．8
[24] 程绍革，王理，张允顺：弹塑性时程分析方法及其应用，建筑结构学报，Vol．21，No．1，52-56，2000．2
[25] 方鄂华，钱稼如，赵作周：弹塑性静力分析与时程分析，第十五届全国高层建筑结构学术交流会，湖北武汉，38-43，1998
[26] 李向真，程国亮，于德介，周福霖：钢管混凝土结构的弹塑性时程分析，世界地震工程，Vol．18，No．1，73-76，2002．3
[27] 程绍革：钢-混凝土筒混合结构弹塑性反应分析及探讨，建筑结构，No．6，33-35，1998．6
[28] 曲卓杰，吴胜兴：关于结构静力弹塑性分析(pushover)的探讨，现代地震工程进展，289-293，2002．10
[29] 北京迈达斯技术有限公司：MIDAS/Gen Structural Engineering System Analysis&Design, 173-185, 2003
[30] 杨浦，李东，李英民，赖明：抗震结构静力弹塑性分析(push-over)方法的研究进展，重庆建筑大学学报，Vol．22，Sup．：87-92，2000．5
[31] Trewr E Kelly. Analysis Procedures for Performance Based Design.[CD]12th World Conference on Earthquake Engineering, Paper No.2400, 2000
[32] Kaspar Peter. Application of the Capacity Spectrum Method to R.C Building with Bearing Walls[CD]. 12th World Conference on Earthquake Engineering, Paper No.0609, 2000
[33] Yang Pu.A Study on Improvement of Pushover Analysis[CD]. 12th World Conference on
Earthquake Engineering, Paper No. 1940, 2000
[34] Giuseppe Faella. Evaluation of the R/C Structure Seismic Response by Means of Nonlinear Static Push-over Analysis[CD]. 11th World Conference on Earthquake Engineering, 1996
[33] 李培林：建筑抗震与结构选型构造，北京，中国建筑工业出版社，229-245，1990
[34] 沈聚敏，周锡元，高小旺，刘晶波：抗震工程学，第一版，北京，中国建筑工业出版社，2000．12
[35] 王亚勇：关于设计反应谱、时程法和能量方法的探讨，建筑结构学报，Vol．21，No．1，21-28，2000．2
[36] 高小旺，龚思礼，苏经宇，易方民：建筑抗震设计规范理解与应用，北京，建筑工业出版社，35-62，2002．4
[37] 中国建筑科学研究院：建筑抗震设计规范(GB50011-2001)
[38] 陈惠发著，周绥平译：钢框架稳定设计，上海：上海世界图书出版公司，1999．8
[39] 刘大海，杨翠如，钟锡根：高层建筑抗震设计，北京，中国建筑工业出版社1993．5
[40] 陈富生，邱国栋，范重：高层建筑钢结构设计，北京，中国建筑工业出版社，2000
[41] 建筑构造物2次元弹塑性解析(RESP-F)：构造计画研究所，第5.01版，1991．10
[42] 低减RC造超高层住宅标准的设计手法开发研究(2)，株式会社，构造计画研究所，平成6年12月
[43] 高层民用建筑钢结构技术规程(JGJ99-98)
[44] 冯峻辉，闫贵平，钟铁毅：地震工程中的静力弹塑性(pushover)分析法，贵州工业大学学报(自然科学版)，Vol．32，No．2，89-91，2003．4
[45] 赵志宏，宋刚，周颖：钢筋混凝土结构的抗震性能分析方法—静力弹塑性分析方法，山西建筑，Vol．30，No．2，5-6，2004．1
[46] 杨志勇，何若全：高层钢结构弹塑性抗震分析静动力综合法，建筑结构学报，Vol．24，No．3，25-32，2003．6
[47] 解宁，李承铭：浅谈结构延性设计与静力弹塑性分析，山西建筑，Vol．29，No．1，28-29，2003．1
[48] 钱稼如，罗文斌：建筑结构基于位移的抗震设计，建筑结构，Vol．31，No．4，3-6，2001．4
[49] 欧进萍，侯钢领，吴斌：概率Pushover分析方法及其在结构体系抗震可靠度评估中的应用，建筑结构学报，Vol．22，No．6，81-86，2001．12
[50] 钱稼茹，罗文斌：静力弹塑性分析——基于性能／位移抗震设计的分析工具，建筑结构，Vol．30，No．6，23-26，2000．6
[2] Freeman S A, Nicoletti J P, Tyrdl J V. Evaluation of existing buildings for seismic risk—a case study of puget sound naval shipyard. Bremerton, Washington, Proc. 1st U. S. National Conf. Earthquake Engng., EERI, Berkley, 113-122, 1975
[3] SEAOC Vision 2000 Committee. Performance-based seismic engineering. Report prepared by Structural Engineering Association of California, Sacramento, California, U S A, 1995
[4] 叶燎原，潘文：结构静力弹塑性分析(push-over)的原理和计算实例，建筑结构学报，Vol．21，No．1，37-42，2000．2
[5] 刘军进，张晋，吕志涛：静力弹塑性分析(push-over)方法在模拟伪静力试验方面的研究，建筑结构，Vol．32，No．8，63-65，2002．8
[6] 吴京，孟少平，邹滨：预应力混凝土框架结构抗震推倒分析，工业建筑，Vol．32，No．10，7-9，2002
[7] 方鄂华，何国松，容柏生，张文华：广州天王中心大厦弹塑性地震反应分析，建筑结构学报，Vol．21，No．6，10-15，2000．12
[8] 徐永基，王润昌，鱼水滢，李康宁，洪亮：陕西省信息大厦超高层结构设计和安全性分析，建筑结构学报，Vol．23，No．1，82-86，2002．2
[9] 朱杰江，吕西林，王震波：带加强层框架-芯筒结构的非线性推覆分析，上海大学学(自然科学版)，Vol．9，No．5：445-450，2003．10
[10] 朱杰江，吕西林，容柏生：复杂体型高层结构的推覆分析方法和应用，地震工程与工程振动，Vol．23，No．2，26-36，2003．4
[11] 耿耀明，黄鼎业：预应力混凝土框架结构抗震能力的静力弹塑性分析方法，工业建筑，Vol．33，No．9，29-31，2003
[12] 小谷俊介：日本基于性能结构抗震设计方法的发展，建筑结构，Vol．30，No．6，3-9，2000．6，
[13] 杨溥，李铁民，王亚勇，赖明：结构静力弹塑性分析(push-over)方法的改进，建筑结构学报，Vol．21，No．1，44-50，2000．2
[14] 尹华伟，汪梦甫，周锡元：结构静力弹塑性分析方法的研究和改进，工程力学，Vol．20，No．4，45-49，2003．8
[15] R. Scott Lawson. Nonlinear Static Push-over Analysis-Why, When and How?[C]5th U.S National Conference on Earthquake Engineering, 1994
[16] 熊向阳，戚震华：侧向荷载分布方式对静力弹塑性分析结果的影响，建筑科学，Vol．17，No．5，8-13，2001．10
[17] 叶献国，种迅，李康宁，周锡元：Pushover方法与循环往复加载分析的研究，合肥工业大学学报(自然科学版)，Vol．24，No．6，1019-1024，2001．12
[18] 侯爱波，汪梦甫：循环往复加载的Push-over分析方法及其应用，湖南大学学报(自然科学版)，Vol．30，No．3，145-152，2003．6
[19] Helmut Krawinkler, G.D.P.K. Senerviratna. Pros and cons of a push-over analysis of seismic performance evaluation [J].Engineering Structures. 1998; (20): 452-464
[20] 包世华：新编高层建筑结构，北京，中国水利水电出版社，44-53；337-364，2001．9
[21] 王亚勇：结构抗震时程分析法输入地震记录的选择方法及其应用，建筑结构，1992(5)
[22] 胡文源，邹晋华：时程分析法中有关地震波选用的几个注意问题，南方冶金学院学报，Vol．24，No．4，25-28，2003．7
[23] 黄炳生，舒赣平，吕志涛：多层轻钢框架的地震时程分析，工业建筑，Vol．31，5-7，2001．8
[24] 程绍革，王理，张允顺：弹塑性时程分析方法及其应用，建筑结构学报，Vol．21，No．1，52-56，2000．2
[25] 方鄂华，钱稼如，赵作周：弹塑性静力分析与时程分析，第十五届全国高层建筑结构学术交流会，湖北武汉，38-43，1998
[26] 李向真，程国亮，于德介，周福霖：钢管混凝土结构的弹塑性时程分析，世界地震工程，Vol．18，No．1，73-76，2002．3
[27] 程绍革：钢-混凝土筒混合结构弹塑性反应分析及探讨，建筑结构，No．6，33-35，1998．6
[28] 曲卓杰，吴胜兴：关于结构静力弹塑性分析(pushover)的探讨，现代地震工程进展，289-293，2002．10
[29] 北京迈达斯技术有限公司：MIDAS/Gen Structural Engineering System Analysis&Design, 173-185, 2003
[30] 杨浦，李东，李英民，赖明：抗震结构静力弹塑性分析(push-over)方法的研究进展，重庆建筑大学学报，Vol．22，Sup．：87-92，2000．5
[31] Trewr E Kelly. Analysis Procedures for Performance Based Design.[CD]12th World Conference on Earthquake Engineering, Paper No.2400, 2000
[32] Kaspar Peter. Application of the Capacity Spectrum Method to R.C Building with Bearing Walls[CD]. 12th World Conference on Earthquake Engineering, Paper No.0609, 2000
[33] Yang Pu.A Study on Improvement of Pushover Analysis[CD]. 12th World Conference on
Earthquake Engineering, Paper No. 1940, 2000
[34] Giuseppe Faella. Evaluation of the R/C Structure Seismic Response by Means of Nonlinear Static Push-over Analysis[CD]. 11th World Conference on Earthquake Engineering, 1996
[33] 李培林：建筑抗震与结构选型构造，北京，中国建筑工业出版社，229-245，1990
[34] 沈聚敏，周锡元，高小旺，刘晶波：抗震工程学，第一版，北京，中国建筑工业出版社，2000．12
[35] 王亚勇：关于设计反应谱、时程法和能量方法的探讨，建筑结构学报，Vol．21，No．1，21-28，2000．2
[36] 高小旺，龚思礼，苏经宇，易方民：建筑抗震设计规范理解与应用，北京，建筑工业出版社，35-62，2002．4
[37] 中国建筑科学研究院：建筑抗震设计规范(GB50011-2001)
[38] 陈惠发著，周绥平译：钢框架稳定设计，上海：上海世界图书出版公司，1999．8
[39] 刘大海，杨翠如，钟锡根：高层建筑抗震设计，北京，中国建筑工业出版社1993．5
[40] 陈富生，邱国栋，范重：高层建筑钢结构设计，北京，中国建筑工业出版社，2000
[41] 建筑构造物2次元弹塑性解析(RESP-F)：构造计画研究所，第5.01版，1991．10
[42] 低减RC造超高层住宅标准的设计手法开发研究(2)，株式会社，构造计画研究所，平成6年12月
[43] 高层民用建筑钢结构技术规程(JGJ99-98)
[44] 冯峻辉，闫贵平，钟铁毅：地震工程中的静力弹塑性(pushover)分析法，贵州工业大学学报(自然科学版)，Vol．32，No．2，89-91，2003．4
[45] 赵志宏，宋刚，周颖：钢筋混凝土结构的抗震性能分析方法—静力弹塑性分析方法，山西建筑，Vol．30，No．2，5-6，2004．1
[46] 杨志勇，何若全：高层钢结构弹塑性抗震分析静动力综合法，建筑结构学报，Vol．24，No．3，25-32，2003．6
[47] 解宁，李承铭：浅谈结构延性设计与静力弹塑性分析，山西建筑，Vol．29，No．1，28-29，2003．1
[48] 钱稼如，罗文斌：建筑结构基于位移的抗震设计，建筑结构，Vol．31，No．4，3-6，2001．4
[49] 欧进萍，侯钢领，吴斌：概率Pushover分析方法及其在结构体系抗震可靠度评估中的应用，建筑结构学报，Vol．22，No．6，81-86，2001．12
[50] 钱稼茹，罗文斌：静力弹塑性分析——基于性能／位移抗震设计的分析工具，建筑结构，Vol．30，No．6，23-26，2000．6
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