D0I:10.13374/1.issnl00103.2009.10.019 第31卷第10期 北京科技大学学报 Vol.31 No.10 2009年10月 Journal of University of Science and Technology Beijing 0t.2009 能力谱与侧向荷载分布模式的关系 王树和) 郝猷猷)高印立)宋波) 1)北京科技大学土木与环境工程学院，北京1000832)中国建筑科学研究院，北京100013 摘要根据结构动力学理论证明了能力谱曲线的确定与侧向荷载分布模式间存在对应关系，指出对于不同的侧向荷载模 式，应采用不同的能力谱曲线转化公式并给出了具体的表达式·分别采用本文方法、传统方法和弹塑性时程分析对一个六层 钢筋混凝土框架结构进行了计算，证明了本文方法计算精度更高·利用该方法，采用多种侧向荷载模式对结构进行静力弹塑 性分析，能将侧向位移反应可能范围限定得更小，使人们把握实际地震反应大小的准确性得以提高 关键词能力谱方法：侧向荷载模式：静力非线性分析：地震反应 分类号P315.9 Relationship between capacity spectra and lateral load patterns WA NG Shu-he).HAO You-you2).GAO Yin-li2),SONG Bo) 1)School of Civil and Environmental Engineering.University of Science and Technology Beijing.Beijing 100083.China 2)China Academy of Building Research.Beijing 100013.China ABSTRACI Based on the structural dynamic theory,the relationship between capacity spectra and lateral load patterns was demon- strated.It was pointed out that different formulae of capacity spectrum curves should be used for different lateral load patterns and the formulas were given.A six"story reinforced concrete frame structure was designed and analyzed using the proposed method,the classi- cal method and the time history analysis method respectively.The result shows that the proposed method is more accurate.Using the proposed method and the different lateral load patterns the seismic response can be bounded within a narrower scope,which will help to know the seismic response more accurately KEY WORDS capacity spectra method:lateral load pattern:nonlinear static analysis:seismic response 基于性能的抗震设计理论是20世纪90年代初 时间，所以该方法目前难以在工程实际中推广，静 美国、日本等国家的学者根据近年来的震害调查提 力弹塑性分析方法由于其计算简单，结果具有足够 出的抗震设计思想，对世界地震工程界产生了深远 的精度，便于在实际工程上应用而受到人们的重视 的影响，现已成为21世纪各国抗震设计规范修订的 ATC一402)]中的能力谱方法和FEMA2733]中 主流方向山.准确把握结构在罕遇地震下的弹塑性 的位移系数法是两种采用静力弹塑性方法求解结构 地震反应是基于性能抗震设计理论的关键问题，目 位移反应的方法，其中能力谱方法较为常用，它是 前有两种方法可以用于弹塑性地震反应分析，其一 先对结构施加某种分布方式的侧向水平荷载，进行 是弹塑性动力时程分析，其二是静力弹塑性分析， 静力弹塑性(pushover)分析，获取结构的基底剪力 弹塑性动力时程分析用于求解结构地震反应，可以 顶部位移曲线，该曲线称为能力曲线；然后，根据原 获取结构随时间变化的破坏规律，被认为具有较高 结构转化成等效单自由度体系(ESDOF)的理论，将 的精度：但该方法计算结果对地震波选取较敏感，且 该能力曲线二折线后转化为谱加速度一谱位移 在确定构件的滞回模型参数、计算过程控制以及计 (S。一S)曲线，即能力谱曲线，获取原结构对应等 算结果的处理上均需要大量的专业知识，耗费较多 效单自由度体系(ESDOF)的屈服位移和屈服剪力， 收稿日期：2008-11-05 基金项目：国家自然科学基金重大研究计划资助项目(N。.90715007) 作者简介：王树和(1966一)，男，副教授，E-mail:wangshuhe2001@153.com能力谱与侧向荷载分布模式的关系 王树和1） 郝猷猷2） 高印立2） 宋 波1） 1） 北京科技大学土木与环境工程学院‚北京100083 2） 中国建筑科学研究院‚北京100013 摘 要 根据结构动力学理论证明了能力谱曲线的确定与侧向荷载分布模式间存在对应关系‚指出对于不同的侧向荷载模 式‚应采用不同的能力谱曲线转化公式并给出了具体的表达式．分别采用本文方法、传统方法和弹塑性时程分析对一个六层 钢筋混凝土框架结构进行了计算‚证明了本文方法计算精度更高．利用该方法‚采用多种侧向荷载模式对结构进行静力弹塑 性分析‚能将侧向位移反应可能范围限定得更小‚使人们把握实际地震反应大小的准确性得以提高． 关键词 能力谱方法；侧向荷载模式；静力非线性分析；地震反应 分类号 P315∙9 Relationship between capacity spectra and lateral load patterns W A NG Shu-he 1）‚HA O You-you 2）‚GA O Y in-li 2）‚SONG Bo 1） 1） School of Civil and Environmental Engineering‚University of Science and Technology Beijing‚Beijing100083‚China 2） China Academy of Building Research‚Beijing100013‚China ABSTRACT Based on the structural dynamic theory‚the relationship between capacity spectra and lateral load patterns was demon￾strated．It was pointed out that different formulae of capacity spectrum curves should be used for different lateral load patterns and the formulas were given．A six-story reinforced concrete frame structure was designed and analyzed using the proposed method‚the classi￾cal method and the time history analysis method respectively．T he result shows that the proposed method is more accurate．Using the proposed method and the different lateral load patterns the seismic response can be bounded within a narrower scope‚which will help to know the seismic response more accurately． KEY WORDS capacity spectra method；lateral load pattern；nonlinear static analysis；seismic response 收稿日期：20081105 基金项目：国家自然科学基金重大研究计划资助项目（No．90715007） 作者简介：王树和（1966—）‚男‚副教授‚E-mail：wangshuhe2001＠163．com 基于性能的抗震设计理论是20世纪90年代初 美国、日本等国家的学者根据近年来的震害调查提 出的抗震设计思想‚对世界地震工程界产生了深远 的影响‚现已成为21世纪各国抗震设计规范修订的 主流方向［1］．准确把握结构在罕遇地震下的弹塑性 地震反应是基于性能抗震设计理论的关键问题．目 前有两种方法可以用于弹塑性地震反应分析‚其一 是弹塑性动力时程分析‚其二是静力弹塑性分析． 弹塑性动力时程分析用于求解结构地震反应‚可以 获取结构随时间变化的破坏规律‚被认为具有较高 的精度；但该方法计算结果对地震波选取较敏感‚且 在确定构件的滞回模型参数、计算过程控制以及计 算结果的处理上均需要大量的专业知识‚耗费较多 时间‚所以该方法目前难以在工程实际中推广．静 力弹塑性分析方法由于其计算简单‚结果具有足够 的精度‚便于在实际工程上应用而受到人们的重视． ATC—40［2］ 中的能力谱方法和 FEMA273［3］ 中 的位移系数法是两种采用静力弹塑性方法求解结构 位移反应的方法‚其中能力谱方法较为常用．它是 先对结构施加某种分布方式的侧向水平荷载‚进行 静力弹塑性（pushover）分析‚获取结构的基底剪力— 顶部位移曲线‚该曲线称为能力曲线；然后‚根据原 结构转化成等效单自由度体系（ESDOF）的理论‚将 该能力曲线二折线后转化为谱加速 度—谱位移 （ Sa—Sd）曲线‚即能力谱曲线‚获取原结构对应等 效单自由度体系（ESDOF）的屈服位移和屈服剪力‚ 第31卷 第10期 2009年 10月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol．31No．10 Oct．2009 DOI:10．13374／j．issn1001－053x．2009．10．019