文摘

非线性响应历史分析(NLRHA)过程是最精确和准确的数值方法来计算高层建筑结构的抗震要求,但复杂的,严格的,耗时的,需要大量的专业知识对非线性建模和结果解释。因此,练习工程师在巴基斯坦等发展中国家仍然使用简化分析过程来计算地震的要求。简化分析过程中,等效侧力和反应谱分析程序广泛用于设计目的。然而,其他程序也被提出在最近的过去,准确地捕捉mid-to-high-rise结构的高次模的影响。在最近的研究中,结果forty-story心墙建筑用于检查应用程序的相对准确性和易用性的简化分析过程。此外,模态分解技术用于分离来自NLRHA模态响应的结果,和不同需求的模式比较明智的参数对不同简化执行程序。当前的研究被用来清楚地识别不准确的原因在不同简化程序。此外,简化分析过程,提出了精确估计高层建筑的抗震要求和可能的解决方案来改善他们的预测。

1。介绍

最近的调查显示,联合国估计,世界超过一半的人口居住在城市地区(1]。联合国还预测,到2050年底,约64%的发展中国家和发达国家86%的人口将居住在城市。适应在城市地区,人口的增加,城市地区(城市)应该扩大或应该建造高楼大厦。高层建筑通常更容易受到地震灾害和风力行动比低层建筑。因此,必须使用有效的侧向阻力系统减少横向的要求。各种横向阻力系统已经发展在过去的高层建筑。高层钢筋混凝土(RC)建筑的钢筋混凝土心墙侧阻力系统存在一个这样的解决方案,提供更快的建设的优势,灵活的架构,和更多的开放空间的可用性(2]。为核心的墙硬RC柱相比,大多数的横向部队遭到心墙。因此,保持灵活的列进行重力负载。

非线性响应历史分析(NLRHA)过程是最精确和准确的数值方法来计算高层建筑结构的动态响应;然而,它是耗时的,计算量大,需要非线性建模方面的专长。最近的一项研究Mehmood et al。3]表明,所需的计算时间执行NLRHA过程来预测下一幢高层建筑地震反应的一个地面运动是大约30小时后处理需要5小时。因此,过去的方法开发了若干简化分析过程,以避免上述问题与NLRHA过程有关。一些简化的程序需要非线性模型,而对另一些人来说,线性弹性模型选项就足够了。但这些方法不准确而NLRHA过程。这些简化过程大多是采用各种编码如哥伦比亚大学- 97 (4),联邦应急管理局- 356 (5],ATC-40 [6]。简化分析过程包括反应谱分析(RSA)过程中,等效侧力(精灵)程序,修改后的模态叠加过程(MMSP)模态推覆分析(MPA)过程,和加权能力设计(WCD)方法。

许多简化的推覆分析程序也被最近开发等各种具体结构类型双向能源容易做的事情(cep)过程7),循环推覆分析程序(8),连续扩展模态推覆过程(9),改善模态推覆分析程序(10),扩展能源推覆分析程序(11),简化推覆分析程序高层建筑物晃动(12),envelope-based推覆分析程序(13),自适应模态推覆分析程序(14]。然而,目前的研究重点是更成熟的应用简化了分析过程。

最简单和直接的设计方法是精灵程序由哥伦比亚大学采用- 97。这种方法主要考虑地震反应的基本模式,也是一个额外的力量为更高的结构模式。它被发现是相当准确的预测地震的力量低层建筑;然而,它低估了较高的高层建筑地震反应模式显著贡献。

反应谱分析(RSA)过程,另一方面,显式地考虑高次模动作和是最普遍采用的过程在许多国家计算建筑物的抗震要求。在这种方法中,首先,每个模式的弹性地震部队独立于弹性反应谱计算,然后,模态地震力添加使用振型组合规则获取的总弹性响应。这些弹性的需求然后除以力换算系数(R)获得非弹性地震的要求。研究工作的他和Keintzel,普里斯特利和Amaris,沙利文et al .,姆尼尔和Warnitchai [15- - - - - -18)表明,RSA过程低估了高层建筑的非弹性地震的要求。

普利斯特列et al。19]提出的MMSP只有1^圣模式结构响应力除以换算系数(R),然后结合弹性结构反应更高的模式获得的最大响应。该方法的结果与结果检查NLRHA程序悬臂墙有2到20层,并发现略微低估了地震的要求更短的结构和高估高结构的抗震要求。

一个简化的横向受力分析过程称为非线性静态推覆(NSP)分析过程采用各种编码如联邦应急管理局- 356,ASCE-41-06 [20.),ATC-40。这种方法是基于结构响应的基本模式。在这种方法中,结构横向推到目标位移后的重力负载应用。这些容易横向力成比例基本模态惯性力。然后确定建筑物的地震反应在目标位移。

乔普拉和高尔21]提出模态推覆分析(MPA)过程要克服的缺点NSP过程仅基于的基本模式。在这种技术中,首先,所有重要模式的建筑将确定振动。一个等效单自由度系统(应用)为每个模式是被指定的地面运动来确定目标位移为每个模式。应用系统由几个模态控制属性,从滞回行为的结构决定的。然后确定最大结构响应在目标位移为每个模式。这些个体反应然后添加一个振型组合规则得到整体结构的响应。高尔和Chopra22]也修改了MPA程序表明更高的模式仍在弹性区域叫做修改后的模态推覆分析(MMPA)过程。

巴基斯坦等发展中国家仍在使用简化的分析程序的设计建筑对横向部队由于有限的专业知识。这些程序是简单和容易的应用相比NLRHA过程设计的建筑横向力,但其准确性仍在问题。上面讨论了简化分析过程相比分别与NLRHA过程在过去检查其准确性,但仍缺乏文学,所有这些简化程序检查特别是高层心墙的建筑。本文旨在比较所有简化程序的相对精度,计算的努力,和计算时间高层核心墙结构和细节的优缺点各种简化分析过程。此外,基于深入分析模态响应使用模态分解技术,提出了一个修改简单的分析过程。为此,选择高层心墙建筑作为一个案例研究构建在下一节中解释。

2。案例研究构建

检查各种简化分析过程的相对精度,高层钢筋混凝土(RC)心墙建筑选择作为一个案例研究。Emporis介绍标准委员会,多层建筑与12 - 39的故事有未知的高度或多层建筑有43的总高度122米(140到400英尺)被认为是一个高层建筑23]。所选案例研究建筑是一个居住建筑总高度为126.50米(415英尺)和40所示数据的故事1(一)和1 (b)。它有一个游说水平高度6.0米(20英尺),而大厅上方水平,典型的层高3.0米(10英尺)。它有三个不见好转的停车层为3.0米(10英尺)高的故事。侧阻力系统建设包括14列和外围钢筋混凝土心墙中部,而垂直荷载抵制系统包括一个20.20厘米(8英寸)厚posttensioned混凝土板躺在中央心墙和外围列。

Klemencic Magnusson Associates和Arup洛杉矶高楼结构设计委员会的替代设计过程对高层建筑设计这个建筑24,25]。这个建筑是高地震带,这是记者在哥伦比亚大学地震带4 - 97代码。下面的土壤的基础建设和周边地区被认为是一个坚硬土壤与土壤类型年代_D在哥伦比亚大学- 97。建筑的抗震设计要求,从基于设计反应谱在哥伦比亚大学获得- 97。随着地震的要求降低高度,心墙的厚度和钢筋沿高度降低。钢筋混凝土墙中部的厚度是76.20厘米(30英寸)的故事20级和60.90厘米(24英寸)从故事20级到屋顶。列的横截面也减少沿高度从91.0厘米×91.0厘米(36英寸×36英寸)在低水平60.90厘米×(24英寸×24英寸)60.90厘米,71.0厘米×71.0厘米(28英寸×28英寸)60.90厘米×60.90厘米(24英寸×24英寸)在顶层。混凝土的抗压强度也从55 MPa (8000 psi)减少到20级40 MPa (6000 psi)故事20级的屋顶。钢棒的名义屈服强度415 MPa (60 ksi)被使用。心墙的建筑是一群的中心悬臂钢筋混凝土墙,有开放空间梁连接的耦合。耦合梁尺寸也与心墙的高度降低。耦合梁的尺寸76.0厘米×152.0厘米(30英寸×60英寸)以上大厅开放水平,76.20厘米×81.28厘米(30英寸×32英寸)在其他楼层水平故事20级,和60.90厘米×81.20厘米(24英寸×32英寸)从故事20级到屋顶。

3所示。数值模拟的案例研究

如前所述,当前的研究主要集中在比较结果从不同的简化分析过程与结果从历史分析。进行非线性响应历史分析(NLRHA),非线性数值模型Perform-3D forty-story建筑开发的版本4 (26Munir和Warnitchai[]正如前面创建的18]。非线性模型是一个传统的纤维模型,通常用于高层建筑钢筋混凝土心墙的造型。在这个模型中,只考虑非线性弯曲行为,而剪切反应被认为是线性弹性的原则设计的抗剪强度设计能力。心墙的故事5级已经被非线性模拟剪力墙元素中的每个墙元素包含八个垂直纤维混凝土和八钢在每个层段。滞回曲线用于钢纤维是一种nondegrading双线性类型如图2(一个)。钢铁postyield刚度被认为是大约1.2%的初始刚度。作为材料的预期强度大于指定的强度准则,预期的钢筋屈服强度等级60应该是485.0 MPa (70.20 ksi)大于名义屈服强度。类似地,抗压强度( )假定混凝土的1.3倍的指定的抗压强度。假定混凝土抗拉强度( )在哥伦比亚大学- 97 psi。上面的心墙的故事5级是由弹性剪力墙模型的元素部分为这部分预计将保持在弹性区域。曼德的模型的应力-应变曲线27)和无侧限约束混凝土用于模拟混凝土纤维和三线性近似的信封,如图2 (b)。这是责任的约束效果postpeak应变横向钢筋延性能力和极限抗压强度的心墙。在Perform-3D,卸载刚度在压缩混凝土的滞回曲线被认为是约等于初始刚度。然而,重新加载刚度可以修改,设置的刚度退化成正比的塑性应变。列和石板也模仿通过弹性柱壳元素,分别。年底的塑料铰链允许耦合光束,光束的耦合模型的弹性梁柱单元两端的塑料铰链。几何非线性效应(pδ效应)也被认为是在模型中。根据高层建筑项目(创伤性脑损伤)建议,模态阻尼比2%更合理的高层建筑比传统假定阻尼比5% (28]。因此,阻尼比2%分配给每个平移模式。一个小瑞利阻尼也被认为是稳定的其他更高的模式。更多细节关于非线性建模的案例研究构建的研究可以找到姆尼尔和Warnitchai18]。

4所示。地震的要求NLRHA和简化分析过程

NLRHA过程是最精确的方法之一来计算建筑物的抗震要求。因此,它将作为一个基准来检查所有简化分析过程的准确性。两个级别的地震定义目前案例研究中,一个是地震设计基础(DBE),另一个是最大考虑地震”(MCE)。DBE有10%的概率超过数在50年。多国评价地震可以被描述为有2%的概率超过数在50年。DBE被认为是三分之二的多国评价研究。一组三个地面运动是为本研究选择如表所示1。这些地面运动是选择从对等NGA和宇宙数据库(29日,30.),其反应谱与目标光谱相似。地面运动的进一步信息选择、缩放和匹配研究中可以找到姆尼尔和Warnitchai18]。

与非线性模型的建筑正如上面所讨论的,非线性响应历史分析为每个执行地面运动的普及和应用于多国评价水平X方向。最大剪力和最大弯矩在每个故事层面确定每个建筑的地面运动,然后绘制建筑物的高度,但结果只绘制HM地面运动所示的数据3(一个)和3 (b)。塑料铰链形成耦合光束的最后部分X方向,心墙的底部区域。多国评价剪切需求底部的建筑是大约1.5的普及水平剪切需求,同时数字中高,基础教育普及水平剪切需求的约1.3倍。同样,多国评价的基础和数字中高水平弯矩DBE-level地震的建筑是1.25倍。在下一节中,地震的要求通过简化分析程序将计算,相比之下,真正的地震从NLRHA过程要求。

4.1。等效侧力过程

精灵程序在哥伦比亚大学- 97年仍在许多发展中国家用于建筑结构的设计对侧向力。作为这种方法是建立在基本模式的结构响应在考虑额外的力量建设和更高的建筑模式,因此更适合用于低层常规建筑高地震带,所有的规则和不规则的建筑low-seismic区,和不规则建筑不到五故事或20米(65英尺)高。按照上面的局限性哥伦比亚大学- 97,这个过程不能用于当前案例研究构建一个高层建筑位于高地震活动带。然而,地震要求用这种方法只计算为高层建筑,因为它是显示其低估仍用于一些发展中国家,如巴基斯坦。精灵程序在哥伦比亚大学- 97年采用计算地震要求目前的案例研究建立如表所示2。

计算剪切力和力矩在每层水平然后与真正的剪切力和真正的时刻NLRHA计算的过程,这被认为是最准确的方法来确定地震要求如图4(一)和4 (b)。比较清楚地表明,真正的地震需求更高的精灵比计算的方法。真正的基底剪力约为3到6倍精灵的基底剪力计算过程,而数字中高时刻约1.85到3.5倍的数字中高时刻精灵程序。这些结果清楚地表明,更高的振动模式大大有助于总地震的要求。

4.2。地震通过RSA过程的要求

RSA过程是一个动态的分析过程的弹性响应显著振动模式从DBE获得弹性反应谱,然后结合获得的总弹性反应结构通过srs或CQC振型组合规则。总弹性反应然后减少响应修正因子(R)获得的非弹性反应设计目的。

传统上,建筑设计的普及但MCE-level评估地震烈度。因此,我们将调查地震烈度的地震都要求水平。首先,DBE弹性反应谱定义使用的值C_一个和C_v,阻尼比为5%。然后乘以1.5倍这个频谱获得多国评价水平谱阻尼比为5%。恒模态阻尼比的2%用于NLRHA过程中,将使用同样的在这里。基础教育普及和多国评价光谱是由2%乘以5%的普及和5%的多国评价光谱与因素 。的价值由方程计算 ,在哪里阻尼比。

特征值分析方法找到自然时间,执行模态参与因子,大众参与因素,和模式形状因素的重要模式,如表所示3。大众参与的因素的总和的前五个平移模式是97.72%大于90%,哥伦比亚大学- 97推荐的代码。前五的弹性反应转化模式确定响应谱的普及和多国评价水平。每个案例结合的弹性模态响应srs规则获取的总弹性响应,然后除以R因素获得完全非弹性反应。总非弹性反应然后相比的结果NLRHA过程如图5(一个)- - - - - -5 (d)。剪切力和弯矩在每个故事层面普及和多国评价计算NLRHA过程远高于那些由RSA的过程。的基底剪力NLRHA过程3到5倍的基底剪力RSA的过程。同样,数字中高弯矩由NLRHA过程也是3到5倍,由RSA的过程。这些结果显然说明RSA过程低估地震要求高层核心墙结构。

4.3。地震的要求MMSP

普利斯特列et al。19)修改了模态响应谱分析过程主要通过假设延性行为在1^圣模式限制了1^圣模式反应而假设模式在弹性范围就越高。这意味着1^圣模式反应是独立的地面运动强度,而更高的模式反应强度成正比。总反应得到一个近似真实的反应。更高的反应模式将被修改在小程度上由于1^圣模式延性,但他们不能增加基地时刻将由基地塑料铰链力矩容量。

地震的要求MMSP也计算当前案例研究构建,然后评估的真实地震的要求对地面运动HM NLRHA过程如图5(一个)- - - - - -5 (d)。MMSP低估了剪切力在建筑的数字中高而高估底部剪切。然而,整体剪切力在每层水平匹配与真正的剪切力计算NLRHA过程比RSA过程。同样,每层水平计算的弯矩MMSP过程比RSA过程是在良好的协议与弯矩NLRHA程序的上半部分的高度,虽然它高估了弯矩的下半部分的高度。下半部分的过高的高度是明显在多国评价。

4.4。地震通过MPA过程的要求

模态推覆分析(MPA)过程是由乔普拉和高尔。在这个过程中,每一个重要的目标位移模式是首先从等效计算应用系统接受指定的地面运动,然后结构横向推到每个目标位移。然后确定各种地震反应为每个目标位移模式与标准推覆分析,然后结合由振型组合规则如srs和CQC规则获得总结构的地震反应。使用MPA过程,确定地震的要求对于普及和多国评价水平,然后与地震从NLRHA过程要求。数据6(一)- - - - - -6 (d)显示了剪力和弯矩的比较在每个故事层面的要求。比较表明,剪切要求MPA过程计算的普及和多国评价级别比赛大约与NLRHA获得的过程中,除了故事水平26故事33级的差异是明显的。然而,它低估了弯矩在中间,高估了心墙的底部。尽管相对准确的结果,重要的是告诉大家,而不是以前所示简化程序、MPA过程需要结构的非线性模型。

4.5。地震通过MMPA过程的要求

高尔和Chopra22)修改了MPA过程考虑到更高的振动模式的构建通常拥有非常有限的非弹性行为保持在弹性区域。这叫做修改模态推覆分析(MMPA)过程。推覆分析的需要更高的模式也取消了。这个过程是有限的系统有一个温和的阻尼比。这是因为地震的增加要求更高的模式让人难以承受非常大的轻阻尼系统,而适度的阻尼系统,提高地震需求很小,可以接受的。目前案例研究大楼,高次模的目标位移确定等效弹性的应用系统和地震需求然后获得这些目标位移模态和模态组合的组合规则确定总地震的要求。这些地震的要求相比,真正的地震NLRHA过程的要求。数据6(一)- - - - - -6 (d)显示的比较的剪力和弯矩MMPA过程与结果NLRHA过程在每个故事层面的建筑。比较表明,剪切力在每层水平MMPA过程计算的普及和MCE-level地面运动比赛超过建筑物的上半部分NLRHA的剪切力,虽然它高估了从基础到数字中高。

本节中给出各种简化程序表明,精灵程序,RSA过程和MMSP相对不准确的预测地震案例研究建筑的要求。尽管MPA和MMPA程序显示更好的结果,这些程序需要非线性模型。进一步探索结果从不同的程序,使用模态分解技术在当前的研究中分离总真实地震要求NLRHA各自的模态要求。这允许模式,模式的比较真,预测地震的要求的各种程序,因此可以更好地理解缺陷在不同的程序。

为了这个目的,一个叫做非耦合模态的模态分解方法响应(UMRHA)历史分析过程采用在下一节中探索和理解差异在不同简化分析过程。

4.6。UMRHA过程

UMRHA过程已经由乔普拉和高尔。最初,这个过程是用来计算目标漂移的应用系统,然后使用MPA过程来确定模态地震反应。然而,这个过程是在最近的过去使用许多研究人员理解复杂建筑物的地震反应分解总地震响应模态响应。UMRHA过程也被Tahir等人最近使用一个简化的分析过程来准确确定高层建筑的抗震要求3]。UMRHA花费更少的时间比NLRHA过程。

multidegree自由的运动方程及参数)系统受到水平地面运动的非线性范围 在哪里和阻尼常数和故事集中质量矩阵,表示位移矢量由N地板横向位移,表示横向阻力向量,表示向量参数系统的影响。

楼层位移方程(1)可以显示为模态响应的总和: 在哪里的模态坐标吗模式和模式的形状向量在弹性范围内自然振动模式。UMRHA过程假设方程(2)大约是建筑在非线性范围内有效。

是有效的地震力及其空间分布的定义是并且可以被描述为一笔模态惯性力的分布: 在哪里 。

结构的地震响应我^th模态向量表达的惯性力量

响应向量在方程(4可以代替) 。自左乘方程(4) ,我们获得: 在哪里和和表示角振动的频率和阻尼比我^th模式,分别。侧阻力 ,因此,它是一种非线性的函数和 。

一个新的模态坐标介绍了由吗

方程(5)可以写成 在哪里 。

方程(7)非弹性应用系统的运动控制方程的标准形式。非弹性响应时间的历史可以确定从方程(7)如果非线性函数是已知的。乔普拉和高尔显示可以准确地定义为一个简单的双线性滞回曲线钢抗力矩框架构建。双线性滞回曲线是通过标准的推覆分析使用我^th模态惯性力的分布 。由于强度和刚度退化在循环荷载下钢筋混凝土(RC)特别耐震框架建筑,双线性歇斯底里的曲线不准确地描述的非线性force-deformation关系结构。因此,Bobadilla乔普拉(31日)提出了一种循环推覆分析获得结构的模态的非线性曲线滞后行为尚不清楚。

的我^th模式的循环推覆分析可以通过应用执行的力矢量我^th模态惯性力模式与重力加载结构结合在一起。侧向力向量改变大小,然后逆转,而重力负荷保持在其位置,创建循环响应振幅逐渐增加。力分布,横向位移响应和其他地震反应被认为是由那些的我^th模式,因此,屋顶位移( )和约的 在哪里的值是模式形状在屋顶水平。

底部剪切和阻力与我^th模式惯性力分布格局是由以下关系:

循环容易做的事情结果第一次循环的形式表达基底剪力( )- - -屋顶位移( )然后提出了关系关系使用方程(8)和(9),如图7(一)和7 (b)。针对小排量需求,结构线弹性的方式表现的梯度force-deformation曲线代表了最初的线弹性刚度。一旦屋顶对越来越加载位移增加,建筑进入非弹性范围和张力裂缝出现在钢筋混凝土墙和列导致整体结构的刚度软化如图7(一)。在卸载阶段,钢筋混凝土墙的裂缝和列倾向于关闭高重力的作用下,低配筋率。随着裂缝完全关闭,结构几乎完全恢复其初始刚度,导致微小残留漂移。这导致结构表现出双线性弹性或flag-shaped磁滞行为。类似的行为已经被Adebar观察et al。32]实验测试期间的大规模高层墙模型模拟第一模式横向荷载模式。这种flag-shaped行为模型从Perform-3D推覆分析,获得Ruaumoko-2D程序(33)使用现成的flag-shaped滞回模型。实际的和理想化的滞回行为的比较如图7 (b)。

方程(8)和(9)然后用于计算变形和力相关的参数系统的模态响应。

符号通常是用来表示每个deformation-related或force-related反应的我^th振动模式。这些个体反应,在时域结合获得的总响应结构如下: 在哪里是振动模式的数量。

4.6.1。UMRHA结果与讨论

UMRHA程序用于确定地震40层楼那么高的要求的三个地面运动,对于普及和多国评价水平。模态地震响应时间历史首先确定,然后结合在时域的每个楼层水平使用方程(10)获得总地震响应时间的历史建筑。确定模态响应时间历史以来的第一四平移振动模式的贡献从其他更高的模式非常低。总在每层地震响应时间历史从UMRHA获得过程的地面运动预计将与那些从NLRHA过程决定。最大反应在每个楼层的总时间的历史了,然后与最大响应HM NLRHA的地面运动如图8(一个)- - - - - -8 (d)。比较表明,剪切力和弯矩从UMRHA获得每个地面运动比赛过程与NLRHA过程。

模态剪切力和弯矩的地面运动HM多国评价级别数据所示9(一个)- - - - - -9 (d)。数据9(一个)和9 (b)说明剪切需求由2^nd和3^{理查德·道金斯}模式,而数据9 (c)和9 (d)显示目前的需求是由前三个振动模式。1^圣模式达到的最高需求底部剪力和弯矩沿高度递减,而更高的模式达到最大和最小的剪力和弯矩值在一定高度。模态分解剪切需求的结果表明,从基础到6级,剪切力是由第二个和第三个振动模式,同时,在13级,它是由前两个模式和第四模式。目前需求的模态分解结果表明,7级,一刻需求是由1^圣模式而模式时刻需求上升在这个层次上约等于零。相反,目前需求故事20级是由第二模式。

UMRHA过程已被证实在上面的部分是相当准确的,因此模态结果可以分析得出简化分析过程。原因的低估地震需求的简化分析过程可以理解模态分解UMRHA过程的结果。明智的地震模式要求所有简化程序的比较与UMRHA过程的数据10 ()- - - - - -10 (d)和(11日)- - - - - -11 (d)对地面运动HM在多国评价水平。比较图10 ()表明非弹性剪切力在每个故事的1^圣RSA模式计算的程序与之很好匹配1^圣模式从UMRHA过程剪切力,而数字10 (b)- - - - - -10 (d)显示更高的非弹性剪切力在每层由RSA模式计算过程比UMRHA过程的要低得多。同样,弯矩在每个故事的1^圣模式由RSA过程是在良好的协议与UMRHA过程。弯矩在每个故事水平更高的模式计算UMRHA过程远远高于RSA的过程。

数据10 ()- - - - - -10 (d)和(11日)- - - - - -11 (d)也显示比较MPA的剪力和弯矩计算过程与UMRHA过程。MPA过程的第一个模式剪切力在每个故事层面上与之很好匹配的UMRHA过程。2^nd模式MPA过程的剪切力也在良好的协议。其他高次模剪切力也符合UMRHA过程良好。同样,每个故事层次的弯矩计算MPA过程由UMRHA密切与计算过程。高次模地震要求有很好的一致性由于使用非线性地震需求计算歇斯底里的行为。MPA过程较低的总体结果由于振型组合规则。此外,重要的是要注意,UMRHA过程也显示一些低估。

每层的剪力和弯矩计算MMPA过程第一,第三,第四模式是相同的与MPA过程和匹配与UMRHA过程,但是第二模式剪力和弯矩比UMRHA过程的要高得多。这是由于这一事实MMPA过程被认为是第二个模式弹性,但收益率UMRHA结果显示在第二模式。

MMSP过程的剪力和弯矩在每个故事级别1^圣与RSA模式是相同的程序和良好通信与UMRHA过程。2^nd模式的剪力和弯矩MMSP过程远远高于那些UMRHA过程。3^{理查德·道金斯}和图4^th模式剪力和弯矩在每层水平MMSP过程的匹配以及与UMRHA过程仍在弹性区域在两个程序。从上面的讨论,得出错误在确定地震需求的主要来源在于2通过简化分析过程^nd地震需求模式。

进一步探索简化分析过程中的不准确的原因,前四个受力变形的设计关系模式对地面运动HM在多国评价级别,见数据12(一个)和12 (d),被认为是。第一和第二的滞回行为模式是旗形,虽然直线为其他更高的模式,这表明,第一两种模式,建设进入非线性范围为基础的时刻的需求超过了弯曲屈服能力。当屈服发生时底部变形仍在继续,然后基地的时刻增加但以低得多的利率由于低postyield刚度比初始刚度。因此,基地的时刻将浸透在弯曲屈服强度的剪切力和力矩,因此每层水平也将饱和模式。第一模式的地震反应UMRHA过程因此等于1^圣RSA模式下获得的地震需求过程。1之间的细微差别^圣模式的反应是由于实际的非线性模型中使用的材料强度。1^圣模式的地震需求MMSP过程也相同的RSA过程减少相同R的因素。MPA和MMPA程序使用非线性force-deformation关系计算1^圣地震需求模式,因此,它匹配与1^圣模式UMRHA地震需求的过程。的滞回行为2^nd模式也显示屈服,但相比更广泛的1^圣模式产生。2受力变形的设计关系^nd模式也是flag-shaped自动定心的如图12 (b)。地震的要求2^nd模式也有限时水平基地2的时刻^nd模式达到弯曲屈服强度。不过,RSA过程假设是相同的R因素二、更高的模式UMRHA结果显示不准确,2^nd显示模式表现出更少的非线性行为产生一个更小的R这种模式的价值。MMSP是2^ndRSA模式地震需求的弹性要求程序和远高于地震要求UMRHA过程。只有MPA 2^nd地震需求模式匹配的地震需求UMRHA过程,因为它结合了非线性行为到地震需求计算。2^nd模式要求MMPA弹性需求和比地震更大要求UMRHA过程。第三和第四的滞回行为模式的数据12 (c)和12 (d),这表明这些更高的模式收益率保持在弹性区域,没有发生在这些模式减少或限制其抗震要求。因此,3^{理查德·道金斯}和图4^th模式UMRHA地震要求远高于RSA的地震需求过程,等于弹性地震RSA过程的要求。MMSP 3^{理查德·道金斯}和图4^th模式要求匹配与UMRHA过程。MPA和MMPA程序3^{理查德·道金斯}和图4^th地震需求等于UMRHA过程模式。如果这些模式地震的要求高于产量底部,然后MMSP MMPA过程地震需求将是不准确的,而MPA过程将准确地估计地震的要求,因为它使用的实际的非线性行为。上述讨论表明,响应修正因子(R)从RSA程序只适合1^圣模式,而一个更小的值应该使用武力换算系数为2^nd模式,和更高的模式不应该减少任何力折减系数保持在弹性区域。虽然MPA过程的模态地震需求匹配与UMRHA过程,总地震MPA过程的要求是不同的。这是由于使用振型组合规则来确定总地震要求MPA过程中的模态地震需求与模态的时间历史UMRHA总反应过程。上面的讨论表明,当前的简化程序不能可靠地用于预测地震的要求高层核心墙结构。因此,在下一节中进一步探索了错误的原因和提出一个简化的但有效的过程,精度有所改善。

5。建议修改简化分析过程

基于简化分析过程中不准确的原因在上一节中所讨论的,我们可以简化分析过程中提出了一些修改来提高其准确性。MPA和MMPA程序需要非线性模型,这些都是不习惯在当前部分。RSA程序,相反,不需要非线性模型,易于使用和大多数练习工程师都知道这个方法,因此在这一节中使用。

RSA过程假定非弹性的要求每一个模式都可以计算)除以其弹性地震反应要求以一个恒定换算系数但上述讨论显示只有1^圣基于代码模式地震需求减少的反应换算系数,同时较高的模式不减少同样的因素。因此,每个模态弹性需求计算RSA过程应该除以单独的反应修改因素,然后结合srs组合规则获得高层建筑的地震总需求。计算每个模式的响应修正因子,一个相当简单的方法。弹性模态倾覆力矩底部为每个模式是除以产量基地时刻能力/设计基础能力建设。值等于或小于团结意味着没有屈服在这种模式下,因此,需求弹性地震使用特定的模式。获得力量的价值换算系数为1^圣模式的普及水平地面运动嗯是4.3的基于代码值小于5.5,6.4为多国评价水平地面运动时大于基于代码的值。力折减系数为2^nd模式是基础教育普及水平为1.53,虽然2.30多国评价水平地面运动。这些值2^nd模式中使用的基于代码的值远小于RSA的过程。高次模弹性模态时刻底部小于收益的时刻在基础能力。因此,这些更高的力量换算系数模式是统一的。后获得的价值,每一个模态力折减系数,弹性模态剪切力和弯矩在每层由RSA过程计算除以这些力降低的因素,然后结合的srs组合规则得到的总地震的要求。

地震需求得到这个修改RSA过程然后与地震的要求RSA相比,MPA, NLRHA地面运动程序HM普及和多国评价层次如图(13日)- - - - - -13 (d)。结果表明,地震需求计算这个修改方法高得多比RSA和准确的过程。重要的是要注意,这个修改RSA过程不需要非线性建模,和准确性与MPA的过程需要非线性建模和推覆分析。然而,这个过程仍是低估了地震的要求,因此需要改进。UMRHA结果正如前面所讨论的,模态容易行为显示的底部1^圣和2^nd地震需求模式,而较高的模式在线性弹性范围。然而,在实际结构与不同模式的耦合,这种情况似乎是不现实的。作为结构的收益率基地对1^圣模式,在物理上不可能的高次模的地震需求导致另一个收益率在同一点。然而,更高的模式会导致屈服在数字中高的地震需求2^nd模式可以超过数字中高容量,但随着案例研究构建模拟为弹性基础之上,产生对更高的模式上面基本是不可能的。这意味着MMPA程序和MMSP应该能够准确地估计地震的要求,因为这些程序首先考虑收益率仅在模式。然而,正如前面所讨论的,这些程序也没有准确地估计地震案例研究建筑的要求。第一个原因是,当1^圣模式产量和塑性铰形成底部,底部刚度降低,由于刚度减少,高次模自然时间增加。当自然时间增加,光谱显示减少的pseudoacceleration由于2^nd模式地震需求减少。第二个原因的准确MMSP和MMPA过程时,1^圣模式收益率底部,然后模式的模式形状也由于边界条件的变化而改变这些程序是基于弹性模式塑造模式。

修改后的RSA程序准确地估计地震的要求相比,案例研究构建与MPA RSA和匹配过程,但仍然低估了地震需求相比UMRHA和NLRHA程序。库雷希(34)和Pennucci et al。35)表明,当1^圣模式收益率底部,然后塑性铰形成的模式形状变化模式和模态响应。1时模态时间也延长^圣模式的产量。因此,单独的使用R因素更高的模式在目前的情况下并不是一个可行的解决方案。事实上,延长模态时间应该用于测定地震要求更高的模式。

计算模态刚度降低,沙利文割线刚度发现延长使用时间,最终用于计算更高的非线性模态的响应模式。Irshad [34使用postyield和sec和切线刚度来估计模态刚度降低。割线刚度是发现给相对准确的结果。然而,研究使用的直接基于位移的设计(DDBD)设计过程这意味着总变形需求已知的开始,因此,它可以用来计算割线刚度通过加入原点force-deformation曲线上的最大变形点。在当前的研究中,变形需求不是现成的;然而,结构受力变形的设计磁滞行为对地面运动与UMRHA计算过程可以用来计算的最大变形用于割线刚度。这个变形值也可以计算通过使用自然时间结构使用设计位移谱的假设位移相等的假设认为即线性和非线性变形的结构大致相同。这里必须提到,收益率不仅延长的时间也改变了形状惯性模态力模式。然而,这种模态形状的变化模式被忽略在当前的研究中简单。

获得更高的地震需求模式采用割线刚度对普及和多国评价水平,加入1^圣模式非弹性地震需求或设计要求较高的模式与细长的时期。数据(14日)- - - - - -14 (d)表明,剪切力和弯矩上述配方(stiffness-modified RSA过程)的结果更准确比RSA和MPA程序修改。这个新程序的限制,无法获得模态割线刚度弹性模型被认为是。因此,未来的工作应该关注变形的计算需求获取割线刚度。被认为是一个可能的解决办法是假定postyield刚度结构的初始刚度的比例。然后计算最大变形位移频谱需求依靠位移相等的假设。现在的割线刚度可以很容易地计算通过加入起源与最大变形点,所有这些就都可以实现没有任何非线性建模和推覆分析。

6。结论

目前的研究主要集中在一些简化的比较分析过程基于他们的相对准确性和易于应用到实际结构。为此,层钢筋混凝土心墙建筑被选中来计算非线性地震要求使用各种简化分析过程和NLRHA过程。比较个人NLRHA过程的简化分析过程表明,精灵和RSA过程高度低估了地震的要求而MMSP和MMPA程序高估了抗震要求。只有MPA过程地震需求比得上NLRHA过程。进一步探索地震反应和理解不准确的原因简化分析过程,模态分解方法分解总反应为模型反应。模态分解结果表明,实际的模态抗震要求1模式减少了相同的基于代码R因子用于RSA过程和MMSP程序和与第一模式匹配地震MPA和MMPA程序的要求。RSA的第二模式的模态地震需求过程并不减少基于代码响应换算系数。MMSP和MMPA过程地震第二模式的要求高于实际地震的要求。只有第二模式MPA过程与真实地震的抗震要求的要求第二模式,MPA过程考虑了实际模型中的非线性行为。3日和4日的实际模态地震需求模式的模态地震的要求远高于RSA过程由于使用R因素对所有模式和匹配与模态抗震要求MMSP MPA, MMPA程序这些较高的模式被发现在线性弹性范围。不准确的原因简化分析过程躺在第二模式的计算地震的要求。然而,MPA的模态抗震要求所有程序模式匹配与实际模态抗震要求,但仍然总地震需求不准确由于使用模态组合规则和使用计算模态弹性模形状的要求。在最近的研究中,提出修改RSA过程计算地震需求通过使用单独的力量减少因素为每个模式向非线性地震要求降低弹性需求。这个过程的结果,基于线性弹性模型,没有任何需要推覆分析,相当与MPA过程目前案例研究大楼,但仍然低估了地震的要求。进一步提高这个修改RSA过程的结果,通过使用割线刚度非线性模态特性计算。这些修改后的模态特性用来计算高次模的地震反应,然后加上1模式基于抗震要求R的因素。该过程发现使用简单,准确率更高层次的。

缩写

NLRHA:	非线性响应历史分析
RC:	钢筋混凝土
UMRHA:	非耦合模态响应的历史分析
精灵:	等效侧力
RSA:	反应谱分析
MMSP:	修改后的模态叠加过程
WCD:	加权容量设计
MPA:	模态推覆分析
规划:	非线性静态过程
MMPA:	修改后的模态推覆分析
应用:	单自由度
参数:	Multidegree自由
多国评价:	最大考虑地震
DBE:	设计基础的地震
创伤性脑损伤:	高层建筑项目
srs:	√平方法的总和
CQC:	完全二次组合
R:	力降低的因素。

数据可用性

本文研究的数据可从相应的作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。