类型b:
这篇论文由T.J. Sullivan、T.H. Pham和G.M. Calvi共同撰写,分别来自意大利帕维亚大学结构力学系、英国Buro Happold咨询公司和帕维亚大学结构力学系。论文发表于2008年10月12日至17日在北京举行的第14届世界地震工程会议(the 14th World Conference on Earthquake Engineering)上。论文的主题是探讨P-delta效应对高层钢筋混凝土框架-剪力墙结构的影响,特别是对现有国际抗震设计规范中P-delta比限值的合理性进行评估。
论文的第一个主要观点是:现有的国际设计规范对P-delta比的限值可能对普通高度的建筑是合理的,但对高层建筑来说,这些限值可能需要重新考虑。作者指出,当前的规范限值主要是为了确保结构在循环响应期间具有最小的重新加载刚度,并考虑到结构可能承受的延性需求。然而,高层建筑在地震作用下的位移需求较低,因此P-delta效应对其影响可能并不显著。为了验证这一点,作者通过对一座45层的钢筋混凝土框架-剪力墙结构进行模态响应谱分析和非线性时程分析,发现尽管P-delta限值在该设计中起到了关键作用,但实际的层间位移和延性需求却相对较低。
第二个主要观点是:P-delta效应对高层建筑的位移和层间位移影响较小。通过对一系列谱兼容的真实和人工加速度记录进行非线性时程分析,作者发现P-delta效应对高层建筑的位移和层间位移影响并不显著。这种行为的原因在于,真实地震动对长周期结构的位移需求有限,即使P-delta效应增加了结构的有效周期,也不会显著增加其位移响应。作者进一步指出,对于长周期结构,P-delta效应的主要影响是通过增加有效周期来改变结构的响应特性,但由于地震动在长周期段的位移谱已经趋于平稳,P-delta效应不会显著增加结构的总位移。
第三个主要观点是:建议对高层建筑的P-delta效应进行更为合理的评估,而不是简单地遵循现有的规范限值。作者认为,现有的P-delta限值并不适用于高层建筑,特别是在长周期结构的抗震设计中,严格的P-delta限值可能会导致不必要的设计保守性。因此,作者建议在高抗震设计中采用更为先进的分析方法,如基于真实记录的大位移非线性时程分析,以更准确地评估P-delta效应对结构整体响应的影响。
第四个主要观点是:P-delta比在长周期结构中的影响较小,且不应成为抗震设计中的严格限值。通过对单自由度系统(SDOF systems)的系列研究,作者发现,对于长周期结构,P-delta比对结构行为的影响较小。特别是在真实地震记录的作用下,P-delta比对位移响应的影响几乎可以忽略不计。这一发现进一步支持了作者的观点,即现有的P-delta限值对长周期结构可能过于严格,不应成为设计中的关键控制因素。
最后,论文还提出了一些关于“集中塑性分析”(lumped-plasticity analysis)的敏感性问题的讨论,特别是塑性铰长度与构件长度的比例对分析结果的影响。作者指出,这种不确定性需要在未来的研究中进一步探讨,以确保非线性时程分析结果的准确性。
这篇论文的意义在于,它挑战了现有抗震设计规范中关于P-delta限值的普遍适用性,特别是对高层建筑的适用性。通过理论分析和数值模拟,作者提出了对现有规范进行修订的建议,并强调了在高抗震设计中采用更为先进分析方法的必要性。这一研究对高层建筑的抗震设计具有重要的理论和实践意义,为未来的规范修订和设计实践提供了有价值的参考。