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巨型结构体系抗震性能及简化模型分析研究

作　者: 赵恒晶
导　师: 钱江
学　校: 同济大学
专　业: 结构工程
关键词: 巨型结构模型简化非线性静力分析方法侧向加载模式弹塑性加速度反应谱能力谱法
分类号: TU352.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

巨型结构体系是近代经济发展和科技进步的产物，由于这类结构往往体量巨大，形式复杂，而且体系内各类构件受力及重要程度存在明显的分级，使得结构性能分析，特别是非线性性能分析的难度大大增加。本文首先利用精细有限元模型，比较了SQS和CQC方法对巨型结构体系的抗震计算的影响，给出了应用于此类结构体系时的工程建议，并依据计算结果对巨型结构的弹性阶段的刚度、抗震性能等进行了分析和评价。精细的有限元计算模型可以较准确地反映结构体系内各类构件间的受力、传力特性，但非线性分析所需的巨大计算工作量使得该模型难以适用于工程应用。为此，本文针对此类结构体系，探索了巨型结构体系的简化原则和简化方法。并针对算例结构提出简化模型，与精细有限元模型进行比较，验证了所提出的简化原则和简化方法的合理性和正确性。在模型简化的基础上，采用两种常用的加载模式，对结构进行了推覆分析。并与模型试验结果进行了比较，考察了推覆分析在评价结构的动力性能上的有效性和实用性。最后，针对国内对能力谱法研究不充分、实施方法不统一的现状，采用了两种常见的能力谱方法，对结构的抗震能力进行了评估。并对比试验结果，评价了这两种能力谱法，指出了它们各自的优缺点，以增进对能力谱方法的理解和应用。

全文目录

中文摘要  5-6
英文摘要  6-11
第1章绪论  11-20
  1.1 巨型结构的概念和巨型结构体系的特点  11-13
    1.1.1 巨型结构的概念  11-12
    1.1.2 巨型结构体系的特点  12-13
  1.2 巨型结构的计算模型和分析方法  13-14
  1.3 巨型结构体系的研究现状  14-15
  1.4 能力谱方法研究现状  15-18
  1.5 巨型结构存在的主要问题及论文选题背景  18
  1.6 本文的研究方法及各章主要研究内容  18-20
    1.6.1 研究方法  18-19
    1.6.2 主要工作  19-20
第2章巨型结构的弹性抗震分析  20-37
  2.1 引言  20-23
  2.2 计算模型的建立  23-26
  2.3 结构的基本动力特性  26-30
  2.4 振型分解反应谱分析  30-36
    2.4.1 振型分解反应谱概述  30-31
    2.4.2 模态合并方法对抗震性能的影响  31-33
    2.4.3 弹性地震反应计算结果分析  33-36
  2.5 小结  36-37
第3章巨型结构体系有限元计算模型简化方法研究  37-51
  3.1 引言  37-39
  3.2 杆系—有限元模型的简化方法剖析  39-44
    3.2.1 筒体构成的竖向主要受力构件的杆系—有限元模型化  39-40
    3.2.2 实体柱、梁构成的主要受力构件的杆系—有限元模型化  40
    3.2.3 巨型结构的节点处理  40-43
    3.2.4 采用(钢骨)混凝土析架的主框架梁的杆系—有限元模型化  43-44
  3.3 简化模型的建立  44-45
  3.4 简化模型与精细有限元模型的弹性分析对比  45-49
  3.5 小结  49-51
第4章基于能力谱法的巨型结构的静力弹塑性分析  51-72
  4.1 结构静力弹塑性分析(Push-over analysis)应用背景  51-53
  4.2 Push-over侧推过程的实施步骤  53
  4.3 结构模型单元及本构关系介绍  53-57
    4.3.1 ANSYS中的非线性静力分析功能  53-55
    4.3.2 单元的选取  55
    4.3.3 材料的本构关系  55-57
  4.4 静力弹塑性(Push-over)分析的水平力侧向分布模式  57-63
  4.5 静力弹塑性(Push-over)数值计算结果及讨论  63-69
  4.6 推覆结果与试验结果的对比  69-71
  4.7 小结  71-72
第5章巨型结构体系的能力谱法的探讨  72-86
  5.1 能力谱方法简介  72
  5.2 单多自由度的转换  72-75
  5.3 反应谱的选用  75
  5.4 基于加速度周期反应谱的能力谱法  75-78
    5.4.1 基于加速度周期反应谱的能力谱法概述  75-77
    5.4.2 算例的评估  77-78
  5.5 基于加速度位移反应谱的能力谱法  78-84
    5.5.1 基于加速度位移反应谱的能力谱法的概述  78-79
    5.5.2 延性系数的计算方法能力谱曲线  79-80
    5.5.3 结构的能力谱曲线  80
    5.5.4 弹塑性需求谱曲线  80-83
    5.5.5 算例的评估  83-84
  5.6 两种能力谱法的比较  84-85
  5.7 小结  85-86
第6章结论与展望  86-90
  6.1 结论  86-87
  6.2 展望  87-90
参考文献  90-94
致谢  94-95
在读期间发表的学术论文  95

巨型结构体系抗震性能及简化模型分析研究

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