施例3迭代設(shè)計(jì)得到的最終結(jié)構(gòu)的反應(yīng)細(xì)節(jié)。
【附圖說(shuō)明】
[0052] 圖1為本方法流程框圖；
[0053] 圖2為7層規(guī)則平面框架結(jié)構(gòu)的中間榀框架圖；
[0054] 圖3為混凝土本構(gòu)圖；
[0055] 圖4為混凝土滯回規(guī)則圖；
[0056] 圖5為梁柱鋼筋本構(gòu)圖；
[0057] 圖6為梁柱鋼筋滯回規(guī)則圖。
【具體實(shí)施方式】
[0058] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但不應(yīng)該理解為本發(fā)明上述主題 范圍僅限于下述實(shí)施例。在不脫離本發(fā)明上述技術(shù)思想的情況下，根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)知 識(shí)和慣用手段，做出各種替換和變更，均應(yīng)包括在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0059] 根據(jù)業(yè)主對(duì)建筑功能和安全的要求，明確算例概況，同時(shí)明確結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本信 息：
[0060] 幾何信息：7層規(guī)則平面框架結(jié)構(gòu)的中間榀框架（平面外負(fù)荷寬度為6m);底層層 高為3. 75m，其余層層高為3m。框架節(jié)點(diǎn)編號(hào)及其梁柱單元?jiǎng)澐志幪?hào)如圖2 ;
[0061 ] 荷載信息：樓面恒載5KN/m2,屋面恒載7KN/m2,樓面活載2. 07KN/m2,負(fù)荷寬度6m ;
[0062] 材料信息如表1 ;
[0063] 地震作用相關(guān)參數(shù)如表2。
[0064] 表1材料本構(gòu)細(xì)節(jié)
[0065] UiN 丄 丄 OUUUU Λ J ^ 〇/ ?
[0066] 單兀類型：梁柱單兀均米用 element nonlinearBeamColumn。
[0067] 表2地震作用相關(guān)信息匯總
[0068]
[0069]
[0070] 地震波方法：根據(jù)每次結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析得到的前三周期值，在波庫(kù)（1105條波） 中，在"雙頻段選波"的基礎(chǔ)上，考慮"前三階周期"到" 1. 3倍前三階周期點(diǎn)"三個(gè)區(qū)間內(nèi)的 譜均值與標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)反應(yīng)譜均值不同程度接近的條件控制。
[0071] 實(shí)施例：
[0072] 按本專利所提出的方法，對(duì)上述結(jié)構(gòu)在罕遇地震下的位移反應(yīng)控制條件出發(fā)，以 三個(gè)不同的目標(biāo)位移分別進(jìn)行迭代設(shè)計(jì)。三個(gè)實(shí)施例主要結(jié)果見(jiàn)表3,具體細(xì)節(jié)見(jiàn)表4-9。 [0073] 表3實(shí)施例主要結(jié)果匯總
[0074]
[0075] 三個(gè)實(shí)施例的設(shè)計(jì)得到的最終結(jié)構(gòu)的最大層間位移相對(duì)于目標(biāo)位移的絕對(duì)誤差 都小于2%，且梁柱的最大位移延性需求都在合理范圍，充分表明本方法能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)框架結(jié) 構(gòu)的位移反應(yīng)的有效控制
[0076] 表4實(shí)施例1迭代設(shè)計(jì)的過(guò)程概要
[0077]
[0078] 表5實(shí)施例1迭代設(shè)計(jì)得到的最終結(jié)構(gòu)的反應(yīng)細(xì)節(jié)
[0079]
[0080] 表6實(shí)施例2迭代設(shè)計(jì)的過(guò)程概要
[0081]
[0082] 表7實(shí)施例2迭代設(shè)計(jì)得到的最終結(jié)構(gòu)的反應(yīng)細(xì)節(jié)
[0083]
[0084] 表8實(shí)施例3迭代設(shè)計(jì)的過(guò)程概要
[0085]
[0086] 表9實(shí)施例3迭代設(shè)計(jì)得到的最終結(jié)構(gòu)的反應(yīng)細(xì)節(jié)
[0087]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種全新的基于位移的框架結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)方法，其特征在于，包括以下主要步 驟： 1) 明確結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本信息；包括地震作用相關(guān)參數(shù)、梁柱節(jié)點(diǎn)定位信息、載荷信息和 材料信息；所述地震作用相關(guān)參數(shù)包括：特征周期、最大地震影響系數(shù)和阻尼比；所述材料 信息包括鋼筋及混凝土強(qiáng)度、分析本構(gòu)和滯回規(guī)則； 2) 選定目標(biāo)位移；根據(jù)業(yè)主對(duì)建筑功能和安全的要求，明確目標(biāo)位移； 3) 逐步調(diào)整尋找合理的幾何尺寸；所述幾何尺寸調(diào)整具體過(guò)程包括： a) 根據(jù)梁柱幾何尺寸按預(yù)設(shè)的中等配筋率和構(gòu)造配筋，將梁柱截面信息存入矩陣文 本； b) 定義節(jié)點(diǎn)和層的集中質(zhì)量，采用截面矩陣中的截面參數(shù)的梁柱單元，以及必要的分 析控制參數(shù)等，建立完整的OpenSees結(jié)構(gòu)分析模型； c) 加載重力荷載代表值并分析，對(duì)步驟b中建立的結(jié)構(gòu)分析模型進(jìn)行模態(tài)分析并提取 前3階周期和振型，將信息以文本形式儲(chǔ)存?zhèn)溆茫? d) 調(diào)用自動(dòng)選波程序，根據(jù)地震作用基本信息和結(jié)構(gòu)前3階周期點(diǎn)按既定的規(guī)則選 波； e) 分別用已選好的地震波做彈塑性時(shí)程分析并輸出結(jié)果； f) 處理時(shí)程分析結(jié)果，得到位移相對(duì)誤差值； g) 如果位移偏大且大于1. 2倍目標(biāo)位移，則柱截面加大50mm，并對(duì)柱截面按選定的中 等配筋率和構(gòu)造規(guī)則重新配筋。梁截面幾何尺寸在中等配筋率下抗力需滿足選定的節(jié)點(diǎn)強(qiáng) 柱弱梁關(guān)系，否則以50_為梯度調(diào)整梁截面幾何尺寸直到滿足為止；更新梁柱截面信息， 并返回到過(guò)程a; h) 如果位移偏小且小于0. 8倍目標(biāo)位移，則柱截面減小50mm，并對(duì)柱截面按選定的中 等配筋率和構(gòu)造規(guī)則重新配筋。梁截面幾何尺寸在中等配筋率下抗力需滿足選定的節(jié)點(diǎn)強(qiáng) 柱弱梁關(guān)系，否則以50_為梯度調(diào)整梁截面幾何尺寸直到滿足為止；更新梁柱截面信息， 并返回到過(guò)程a; i) 重復(fù)過(guò)程a到過(guò)程h，直到位移相對(duì)誤差小于正負(fù)20% ;跳出幾何尺寸調(diào)整過(guò)程； 4) 概念性調(diào)整迭代逼近目標(biāo)位移；具體流程包括： A) 參數(shù)賦值；包括總迭代次數(shù)限制參數(shù)AN、最大分析子線程數(shù)TN、地震波條數(shù)WN和地 震波初始加載方向DR ;其中總迭代次數(shù)限制參數(shù)AN :分析前確定運(yùn)算時(shí)讀取，根據(jù)試算情 況估計(jì)可能得到預(yù)期結(jié)果的最大迭代次數(shù)；分析子線程數(shù)TN :每次迭代開(kāi)始前確定，根據(jù) 計(jì)算機(jī)CPU核心數(shù)和選波結(jié)果數(shù)確定，取兩者較小值；地震波條數(shù)WN :根據(jù)波庫(kù)的全面性和 分析需要綜合確定符合要求的波的數(shù)量；地震波初始加載方向DR = 1 ; B) 判斷當(dāng)前迭代次數(shù)CN是否小于等于總迭代次數(shù)限制參數(shù)AN，若是，則進(jìn)行下一步； 若大于總迭代次數(shù)限制參數(shù)，則跳轉(zhuǎn)流程I ; C) 自動(dòng)選波；進(jìn)行模態(tài)分析，根據(jù)結(jié)構(gòu)周期和地震作用信息選波； D) 考慮加載方向，交替變化地震波加載方向，即變化DR數(shù)值的正負(fù)； E) 任務(wù)分配；WN條地震波的非線性時(shí)程分析任務(wù)合理的分配給TN個(gè)子線程；TN個(gè)分 析子線程，分別調(diào)用一個(gè)OpenSees實(shí)例；分析子線程X，用第aX號(hào)到bX號(hào)波分別對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn) 行非線性時(shí)程分析，其中X的取值為1至TN的整數(shù)，包含1和TN，如分析子線程1是用第 al號(hào)到bl號(hào)波分別對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行非線性時(shí)程分析；依規(guī)定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)輸出各地震波對(duì)應(yīng)的 時(shí)程分析結(jié)果到指定目錄下； F) 判斷所有分析子線程是否已經(jīng)完成分析，若未完成，則繼續(xù)等待，直到所有子線程完 成分析，進(jìn)行下一步； G) 調(diào)用基于MATLAB編制并封裝的后處理程序，讀入時(shí)程分析結(jié)果數(shù)據(jù)并進(jìn)行整理分 析，繪制本次結(jié)構(gòu)的反應(yīng)分析圖； H) 判斷當(dāng)前迭代次數(shù)的結(jié)構(gòu)是否滿足位移要求，梁柱分別是否滿足與選定的構(gòu)造相適 應(yīng)的位移延性能力限制要求；若不滿足，則再次判斷梁柱截面幾何尺寸是否合理；若合理， 則設(shè)計(jì)內(nèi)力生成子程序，根據(jù)目標(biāo)位移與本次分析結(jié)果，以"廣義層剛度雙折線模型"為基 礎(chǔ)調(diào)整截面設(shè)計(jì)內(nèi)力，同時(shí)利用基于彈塑性位移反應(yīng)譜的考慮多振型的傳統(tǒng)的基于位移的 設(shè)計(jì)方法，簡(jiǎn)稱傳統(tǒng)的DDBD法，其層剪力結(jié)果，檢校層最小剪力并調(diào)整得到下一次迭代的 分析結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)力；再進(jìn)行梁柱截面設(shè)計(jì)子程序，根據(jù)新的設(shè)計(jì)內(nèi)力，并考慮基本的構(gòu)造措 施，對(duì)截面進(jìn)行配筋，形成下一次迭代的結(jié)構(gòu)梁柱單元截面信息矩陣；返回流程B重新開(kāi)始 分析；若滿足，則跳轉(zhuǎn)至下一步； I) 靜載承載力及撓度驗(yàn)算；根據(jù)抗震設(shè)計(jì)合理的結(jié)構(gòu)，反過(guò)來(lái)驗(yàn)算風(fēng)、恒和活作用下 的承載力和撓度；然后判斷靜載驗(yàn)算是否通過(guò)；若不通過(guò)，在跳轉(zhuǎn)下一步；否則驗(yàn)算通過(guò)， 本次基于位移的框架結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)方法分析結(jié)束； J) 對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)加強(qiáng)調(diào)整并重新進(jìn)行多波集成彈塑性分析，檢驗(yàn)調(diào)整后的結(jié)構(gòu)的抗 震性能，再次判斷位移及延性要求是否滿足條件，若不滿足，則調(diào)整結(jié)構(gòu)布置或者適當(dāng)減小 目標(biāo)位移，重新進(jìn)行迭代分析與設(shè)計(jì)；若滿足條件，則跳轉(zhuǎn)至流程I。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全新的基于位移的框架結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)方法，其特征在 于： 步驟2中所述目標(biāo)位移為層間位移角；步驟4中所述概念性調(diào)整的關(guān)鍵包括：梁柱位 移延性代表值、層統(tǒng)計(jì)剛度值、層雙折線模型和位移相對(duì)誤差；所述梁柱位移延性的計(jì)算公 式為：梁柱的截面位移延性=最大曲率/屈服曲率；所述的層統(tǒng)計(jì)剛度通過(guò)提取柱單元反 應(yīng)結(jié)果，計(jì)算各層"層間剪力--層間位移"，分別繪圖，并對(duì)層間位移角和層間剪力的數(shù)據(jù) 點(diǎn)進(jìn)行線性回歸處理得到直線，該直線的斜率即為層統(tǒng)計(jì)剛度值；所述層雙折線模型中關(guān) 鍵點(diǎn)說(shuō)明：最大層間位移角由時(shí)程結(jié)果直接得到，假定樓層綜合位移延性=樓層柱截面最 大位移延性的平均值，則樓層等效屈服層間位移角=反應(yīng)最大層間位移角/樓層綜合位移 延性，屈服前剛度=層統(tǒng)計(jì)剛度，屈服后剛度=0. 1*層統(tǒng)計(jì)剛度。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全新的基于位移的框架結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)方法，其特征在 于： 整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程的控制程序基于TCL語(yǔ)言編寫；控制程序調(diào)用OpenSees進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析工 作，包括截面分析、結(jié)構(gòu)靜力非線性分析和彈塑性時(shí)程分析等；控制程序調(diào)用MTLAB編寫 并封裝后的程序功能模塊，包括完成地震波自動(dòng)選波、時(shí)程分析結(jié)果數(shù)據(jù)處理及調(diào)整、截面 設(shè)計(jì)配筋等。
【專利摘要】本發(fā)明的技術(shù)方案提供一種全新的以彈塑性時(shí)程分析為基礎(chǔ)的基于位移的框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法；以考慮地震作用共性的“基于彈塑性位移反應(yīng)譜的傳統(tǒng)的考慮多振型的基于位移的設(shè)計(jì)方法”計(jì)算的層剪力作為檢校參考，以最大程度減少由于地震波個(gè)性差異可能導(dǎo)致的不安全因素；本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有位移設(shè)計(jì)方法存在的技術(shù)問(wèn)題，有必要提供一種能夠直接有效地考慮對(duì)框架結(jié)構(gòu)位移反應(yīng)有重要影響的因素，并能夠?qū)蚣芙Y(jié)構(gòu)在特定的地震作用下的位移反應(yīng)進(jìn)行有效控制的設(shè)計(jì)方法。
【IPC分類】G06F17/50, E04B1/98
【公開(kāi)號(hào)】CN105160055
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510394062
【發(fā)明人】簡(jiǎn)斌, 雷朝義
【申請(qǐng)人】重慶大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年12月16日
【申請(qǐng)日】2015年7月7日