建筑结构基于能量的地震反应分析及设计方法

能量的传递、转化与吸收（消耗）是结构地震反应的基本特征。采用基于能量概念的抗震分析和设计方法能较好地反映结构在强震作用下的全过程及其自身的弹塑性性能，而且能量反应及其转化概念明确、形式简单，包括了多种设计因素的影响，具有明显的优越性。因此，结构地震反应能量分析方法日益受到国际地震工程研究的重视，被认为是今后结构抗震设计理论的发展方向。本文详细说明了采用动力时程分析法对结构进行能量分析的计算步骤，综合考虑地震动因素和结构自身特性，分析了多自由度体系弹塑性结构在强震作用下地震总输入能在滞回耗能和阻尼耗能之间分配及滞回耗能在结构层间分配受各种因素影响的变化规律。计算表明，滞回耗能在总输入能中的百分比受结构阻尼比的影响较大，当结构阻尼比ζ=0.02时，Eh/Ei一般在70～80％；当ζ=0.05时，Eh/Ei在50％左右；当ζ=0.10时，Eh/Ei大致为30％。滞回耗能在结构层间为下大上小的梯形分布规律，薄弱层易在底部形成。本文根据所得的总输入能分配规律和滞回耗能层间分配规律，结合现行抗震设计规范，提出了建筑结构基于能量概念的二阶段设计方法。