外文翻译--对于钢筋混凝土框架结构地震响应的分析过程 （译文）

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1、PDF外文：http:/ 7220 字  对于钢筋混凝土框架结构地震响应的分析过程  Maria Gabriella Mulas, Filip C. Filippou 摘要： 从分析的角度来看，对于钢筋混凝土平面框架受到强烈地面运动时非弹性反应的研究，有两个不同的问题需要被解决，即建模的要素以及有效的数值方法的发展非线性动力分析。  Soleimani 提出了在这项工作中基础非线性梁单元上的新梁模型，插入这样一个模型的问题在于如何一步一步的用非线性动力分析算法解决以及算法的效率。本文对其计算时间和计算响应精度，参数等进行了研究。   关键词： 地震响应，

2、钢筋混凝土框架结构，动态分析    关于抗震性能设计的大多数设计规范允许能量输入时的费耗，发生强烈地震时能量由结构中非弹性变形关键地区承担。对于非线性结构行为从分析和实验角度的研究就变得非常重要。然而，实验动态测试结果需要较高的成本，带来了一些实际问题  。有一项似乎是有效的方法，即基于静态动态循环负荷试验，从而允许非线性结构模型的推导。事实上，结构响应的数值分析可以提供非常有用抗震设计信息和设计准则，确保发生严重的地震时，总体结构令人满意。在过去的  30 年中，很多研究已经对发展中国家的的钢筋混凝土 梁震害作出很多基于数据的实验调查。  

3、 克拉夫在  1965 年第一次提出了非弹性梁模型。此模型，又被称为双组件模型，被由两个平行的元素组成：一种线性的弹性元素和另一个弹性极好的塑性元素。非弹性变形都集中在两端的弹塑性杆件，但很难使用这一模型描述在实验中观察到的塑料铰的荷载逆转下刚度退化。吉布森在 1969 年提出的的单组件模型克服了这个困难。它是用两个旋转的弹簧，即遵循任意非线性规则的弹性梁组成。此模型被广泛使用以来，仍有塑料铰的长度为零的缺点。   武田在 1970 年介绍了关于钢柱钢筋混凝土的基本工作。基于实验数据 与地震模拟器，产生了一个很完善的具有三线性结构曲线的模型。该模型考虑了混凝土开裂

4、，钢筋屈服和循环荷载作用下逆转的刚度退化。这个规则将其衍生为力 -位移关系，在描述瞬间旋转或钢筋混凝土构件的弯矩 -曲率关系时已被广泛使用。   大谷在 1974 年提出了另一种梁的模型。这个模型是由两个平行的可变形的元素：一个线弹性和另一个非线性元素组成。两个非线性弹簧在这些元件的端部，并在弹簧外侧的两个刚性连接中发挥作用。这两个刚性连接代表梁柱节点区，当两个非线性弹簧模型绕固定端旋转，梁柱节点核心区内部的钢筋的滑移。除非它假设的弯矩点 是在梁的中心或塑料变形都集中在梁两端，此元素的刚度矩阵成为非对称的从而大大增加计算时间。 1979 年 Soleimani 等首先提出了一个流塑性

5、模型的钢筋混凝土梁。在此模型中的有限长度的塑性带可以从两个梁端部传播，而梁的中心部分保持弹性。固定端旋转是通过在相应的构件端通过一个“有效长度”的时间乘以曲率计算，在响应时间历史期间保持不变。  Takayanagi 和 Schnobric 在 1979 年研究墙系统时采用大谷的模型来描述连梁的性质。之后， Emori 和 Schnobrich(1981 年 ) 研究了考虑墙的平面框架的更常 见的问题，并与不同梁模型获得的结果进行了比较。   由几个作者研究了各种模型的准确性的问题。马欣和 Bertero 于 1976 年研究确定延性系数的一般问题。尤其是，作者也指出必须修

6、改由两个组件模型代表梁的延性因素来匹配那些实际的梁。然而，由于低估梁的屈服后刚度双组分模型、整体结构响应的修改和延展性要求，结果不能精确地确定。安德森和汤森在 1977 年研究了在钢筋混凝土框架结构的动力响应不同时的情况。  1981 年 ANAGNOSTOPOULOS 研究了点铰模型的适用性。他指出点铰链模型无法表示刚度在屈服后范围中的某个构件的 连续变化。他指出点铰链模型的时刻旋转关系的应变硬化比率不应与弯矩 -曲率的关系相同，因为这将导致屈服后刚度被严重低估。   1981 年，巴农提出一个相当完整的模型来为钢筋混凝土框架结构分析，目的是确定适当的损伤参数。两个不同的

7、伤害指标提议基于构件延展性和低周疲劳。成员抵抗概率模型是基于这些损伤参数而开发的。在 1982 年， Saiidi 研究了对简单的混凝土试样的非线性动态响应不同模型的影响。他指出，刚度退化影响在卸载和重装载期间，确定总体结构的响应是非常重要的，因为他们决定了零散的能量大小。   1983 年迈耶开发 了另一种传播塑性模型，使用相同的柔度矩阵作为 Soleimani 的模型。在卸载和重装荷载期间，随武田的模型定义不同的塑性区刚度用于描述。固定端旋转没有被考虑到地震作用下的建筑物损害中。这种模式下低周疲劳损伤参数测定方法于 1983 年被Casciatti 采用。该研究涉及的状态为流塑性

8、模型的问题。 DRAIN- 2D 提供的解决方案程序考虑了由于刚度变化引起的不平衡力。  Keshavarzian 和 Schnobrich 扩展了 Soleimani 的模型，重新考虑了刚度受轴向载荷的影响，以及屈服力矩，用它来研究双肢剪力墙结构的 地震反应。  1985 年大谷提出了对地震反应梁柱节点影响的实验和分析研究。单组模型适用于梁和柱。在每个梁端插入转动弹簧来形容加固滑脱。在描述这些弹簧的滞回特性时，武田的模型进行了修正。近日，  Roufaiel 和迈耶继续通过改变元素的滞回特性和剪切的效果研究了原来的塑性模型。  迄今为止的研究表明需要在

9、钢筋混凝土框架结构的非线性动力分析中使用的非线性梁模型。这个模型必须足够复杂，充分代表的实际行为，但必须足够简单，可经济地用于多层结构的地震反应研究。  Soleimani 的梁元件是一个很好的折衷办法，因为它是基于具 有有限和可变长度的非弹性区的基本概念而被计算效率之一处理的扩散塑性元件。以往研究的局限性在于，在梁的非弹性区域中的滞回模型被假设为相同的旋转弹簧建模固定端旋转的事实。没有考虑一个事实，即这两个关键区域的滞回特性是完全不同的。如果不同的迟滞模型建模每个关键区域使用，则非平衡力矩将导致串联连接的不同元件之间。在抗弯框架可能会导致这些模型不平衡的时候，迄今响应不准确的问题还

10、没有得到解决。   在这项研究中提出的 Soleimani 梁模型研究了在梁两端插入两个非线性旋转弹簧的情况。这些描述固定端旋转因延迟中联合加固的按 照一滞回的规则，它是独立的描述钢柱的梁弹塑性区的规则。由此产生的不平衡的弯矩在梁和旋转弹簧之间的接口显式的方法，完全解决 Soleimani 模型的问题。梁和弹簧构成的梁元件插入其中，迭代不平衡力融合的时间步长内非线性一步一步的算法。   梁构件   在此研究中使用的梁元素概要地由图  1 所示。它由三个组件组成：  代表梁的非线性组件，描述固定端旋转在梁柱接口和刚性的非线性旋转偏移区域，以考虑为

11、柱梁面板区域。Soleimani 的模型用于描述沿着主梁跨度的非线性行为。在此模型中主梁被分为三个区、  弹性区在中心和两端的 两个非弹性区。通过对 Soleimani 的模型详细的描述，可以找到其他地方弹塑性区的长度计算弯矩图  ；出于完整性的考虑，将在以下总结该模型的主要特点。   为了避免钢产生疲劳后梁形状函数的定义变化，通过灵活性方法测定梁的刚度矩阵。梁的灵活性矩阵是通过沿梁假设时，线性分布的梁的曲率近似一体化派生的。  为了确定准确的切线弹性矩阵， fb 有必要考虑非弹性区域内若干条加载史。然而，这需要一个相当长的计算时间和大量的数据存储。为了避免这种情况，需要两个关键假设：  1，非弹性区的每一个部分处于相同的状态（卸载，应变硬化或刚 度退化）因此，端部的行为控制整个非弹性区域的行为。  2，所述非弹性区域的平均切线刚度（图 2）确定为端部的刚度的函数。