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钢筋混凝土空间框架基于三维APA和IDA的抗震性能评定

作　者: 谢登科
导　师: 吕大刚
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 结构工程
关键词: 空间框架结构 三维自适应Pushover 三维增量动力分析 侧向荷载分布模式 能力谱法
分类号: TU311.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


基于性能的抗震性能评定要求准确、高效地评估建筑结构抗震能力,自适应Pushover分析(Adaptive Pushover Analysis, APA)方法和增量动力分析(Incremental Dynamic Analysis, IDA)方法是静、动力非线性分析的两种有效方法。在结构抗震性能评定中,常采用平面分析模型进行研究,然而双向水平地震动作用下的结构地震反应与仅考虑单向水平地震作用的结构地震反应有较大差别,因此,应进行三维结构的抗震性能评定研究工作。本文以钢筋混凝土框架结构为研究对象,对三维钢筋混凝土框架结构的抗震性能评估进行研究。本文按照现行《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)和《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002),设计了三层、六层及十二层钢筋混凝土空间框架结构。基于SeismoStruct有限元分析平台,进行了双向地震作用下结构三维非线性动力反应分析和IDA分析,以及双向加载的三维自适应Pushover分析。通过与三维增量动力分析结果进行比较,研究侧向荷载分布模式对三维空间框架结构非线性静力分析结果的影响。基于三维自适应Pushover曲线和三维IDA曲线,采用能力谱方法,对模型结构进行抗震性能评定,并与非线性动力分析结果相比较。通过比较发现3D自适应能力谱法和动力能力谱法可以较为有效、准确地预估建筑结构的抗震能力。根据算例结构的抗震性能评定结果来看,按我国现行抗震设计规范设计的钢筋混凝土框架结构在地震作用下偏于安全。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章 绪论  9-19
  1.1 课题背景及研究意义  9-12
    1.1.1 课题来源  9
    1.1.2 课题背景及意义  9-12
  1.2 Pushover分析（POA）方法的研究进展  12-17
    1.2.1 传统Pushover分析（CPA）的研究进展  12-13
    1.2.2 模态Pushover分析（MPA）的研究进展  13
    1.2.3 自适应Pushover分析（APA）的研究进展  13-14
    1.2.4 三维Pushover分析的研究进展  14-16
    1.2.5 能力谱方法（CSM）的研究进展  16-17
  1.3 增量动力分析（IDA）方法的研究进展  17-18
  1.4 本文的主要研究内容  18-19
第2章 APA和IDA的基本理论与方法  19-36
  2.1 引言  19
  2.2 传统Pushover分析（CPA）的基本理论方法  19-24
    2.2.1 传统Pushover分析方法及其假定  19-20
    2.2.2 传统Pushover分析方法的侧向力分布模式  20-21
    2.2.3 传统Pushover分析方法的基本步骤  21-23
    2.2.4 传统Pushover分析方法的缺点  23-24
  2.3 自适应Pushover分析（APA）的基本理论与方法  24-28
    2.3.1 自适应Pushover分析侧向荷载更新方式、谱放大系数及振型组合  24-26
    2.3.2 自适应Pushover分析方法相对于传统Pushover分析方法的优越性  26-27
    2.3.3 自适应Pushover分析方法的基本步骤  27-28
    2.3.4 基于力和基于位移自适应Pushover分析方法的区别  28
  2.4 增量动力分析（IDA）的基本理论与方法  28-34
    2.4.1 IDA基本原理  28-29
    2.4.2 单地震动记录IDA方法  29-32
    2.4.3 多地震动记录IDA方法  32-33
    2.4.4 IDA分析方法的基本步骤  33-34
  2.5 本章小结  34-36
第3章 钢筋混凝土空间框架结构的设计及有限元建模  36-55
  3.1 引言  36
  3.2 SeismoStruct简介  36-39
  3.3 钢筋混凝土空间框架结构的设计  39-48
    3.3.1 三层空间框架结构的设计  39-42
    3.3.2 六层空间框架结构的设计  42-45
    3.3.3 十二层空间框架结构的设计  45-48
  3.4 钢筋混凝土空间框架结构的非线性有限元建模  48-50
    3.4.1 非线性分析中材料属性的选择  48-49
    3.4.2 截面模型与单元模型的选择  49-50
  3.5 模态分析  50-54
    3.5.1 三层空间框架结构的模态分析  50-51
    3.5.2 六层空间框架结构的模态分析  51-53
    3.5.3 十二层空间框架结构的模态分析  53-54
  3.6 本章小结  54-55
第4章 钢筋混凝土空间框架结构三维非线性增量动力分析  55-69
  4.1 引言  55
  4.2 地震动加速度记录的选取  55-58
  4.3 钢筋混凝土空间框架结构的三维非线性动力时程分析  58-65
    4.3.1 三层空间框架结构的三维非线性动力时程分析  58-60
    4.3.2 六层空间框架结构的三维非线性动力时程分析  60-63
    4.3.3 十二层空间框架结构的三维非线性动力时程分析  63-65
  4.4 钢筋混凝土空间框架结构的三维非线性增量动力分析  65-68
  4.5 本章小结  68-69
第5章 钢筋混凝土空间框架结构的三维自适应Pushover分析  69-79
  5.1 引言  69
  5.2 三维自适应Pushover分析中单向加载和双向加载模式的比较  69-75
  5.3 三维自适应Pushover分析中不同分布模式的比较  75-77
  5.4 三种结构基于位移自适应Pushover分析的比较  77-78
  5.5 本章小结  78-79
第6章 基于三维自适应和动力能力谱法钢筋混凝土空间框架结构抗震性能评定  79-94
  6.1 引言  79
  6.2 三维自适应和动力能力谱法  79-87
    6.2.1 建立三维自适应和动力能力谱及需求谱  80-82
    6.2.2 需求谱折减  82-85
    6.2.3 求取性能点  85-86
    6.2.4 能力评价  86-87
  6.3 基于三维自适应能力谱法结构抗震性能评定  87-90
  6.4 基于三维动力能力谱法的结构抗震性能评定  90-91
  6.5 三维自适应和动力能力谱法与非线性动力分析结果的对比  91-93
  6.6 本章小结  93-94
结论与展望  94-96
参考文献  96-105
致谢  105-106

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 建筑结构 > 结构理论、计算 > 结构力学 > 结构动力学
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