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钢管混凝土框架—抗震墙非线性地震响应分析

作　者: 邹晋华
导　师: 潘家鼎
学　校: 西南交通大学
专　业: 结构工程
关键词: 钢管混凝土 框架—抗震墙 地震响应 一致激励 几何与材料非线性
分类号: TU398.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2003年
下　载: 209次
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内容摘要


虽然钢管混凝土是由钢管和混凝土两种材料组成，但它们的共同工作是可靠的，所以根据统一理论，宏观上可视其为一种“组合材料”。本文采用钢管混凝土组合指标设计方法，对框架—抗震墙地震响应性能，进行了以下几方面的研究： (1)把由钢筋混凝土柱构成的框架—抗震墙结构与由钢管混凝土柱构成的框架—抗震墙结构作为两种方案，选取相应的动力学方程，来描述框架—抗震墙的非线性动力性能，并根据实际，选用适当的动力求解方法； (2)采用有限元分析软件ANSYS，分别建立了两种方案的结构模型，作为动力分析的基础，分析两者的自振特性； (3)按三种工况：一维、二维及三维地震动输入，分析钢管混凝土柱框架—抗震墙在一致激励下的几何非线性与材料非线性的动力特性； (4)通过两种结构体系动力特性、几何非线性和材料非线性地震响应性能的比较研究，综合评定了钢管混凝土结构的抗震性能，为该类结构的设计和施工提供了一定的参考依据； (5)采用有限元分析法，从结构整体工作性能的角度证明，钢管混凝土用于高层建筑在承载能力、变形能力、滞回耗能等抗震性能方面有突出的优点。

全文目录


第1章 绪论  8-13
  1．1 钢管混凝土结构的基本概念与发展简史  8-10
    1．1．1 钢管混凝土的基本概念  8
    1．1．2 钢管混凝土结构的发展简史  8-10
  1．2 钢管混凝土结构的特点及应用  10
    1．2．1 钢管混凝土结构的特点  10
    1．2．2 钢管混凝土在高层建筑中的应用  10
  1．3 钢管混凝土结构有限元动力分析的现状  10-11
  1．4 本文主要的研究工作  11-13
第2章 钢管混凝土框架—抗震墙非线性地震响应分析基本理论  13-30
  2．1 钢管混凝土结构的基本理论  13-21
    2．1．1 钢管混凝土结构的基本概念  13
    2．1．2 钢管混凝土构件的刚度  13-14
    2．1．3 钢管混凝土统一理论  14-17
    2．1．4 钢管混凝土压弯构件弯矩-曲率（M-Φ）滞回曲线模型  17-21
  2．2 地震响应分析的基本理论  21-27
    2．2．1 结构地震反应分析方法简介  21
    2．2．2 底部剪力法  21-22
    2．2．3 振型分解反应谱法  22-24
    2．2．4 时程分析法  24-25
    2．2．5 地震动输入  25-27
  2．3 非线性分析的基本理论  27-30
    2．3．1 非线性问题的分类  27
    2．3．2 几何非线性的影响  27-28
    2．3．3 材料非线性的影响  28
    2．3．4 有限元非线性方程组的解法  28-30
第3章 结构的离散和动力学问题  30-55
  3．1 引言  30-31
    3．1．1 钢筋混凝土结构离散的几种模型  30
    3．1．2 钢管混凝土结构离散模型  30-31
    3．1．3 框架—抗震墙结构离散采用的模拟单元  31
  3．2 运动方程  31-32
  3．3 空间实体杆件的单元刚度矩阵  32-41
    3．3．1 几何方程  33-35
    3．3．2 物理方程  35-36
    3．3．3 平衡方程  36-39
    3．3．4 弹塑性本构关系  39-41
  3．4 空间实体杆件的单元刚度矩阵的坐标变换  41-45
  3．5 几何非线性的有限应变梁单元的刚度矩阵  45-46
    3．5．1 Newton—Raphson法  45-46
    3．5．2 修正的Newton—Raphson法  46
  3．6 单元质量矩阵和阻尼矩阵  46-49
    3．6．1 单元的质量矩阵  46-48
    3．6．2 单元的阻尼矩阵  48-49
  3．7 结构动力方程的求解  49-52
  3．8 非线性运动方程的求解  52-54
  3．9 小结  54-55
第4章 算例及讨论  55-80
  4．1 计算模型  55-57
    4．1．1 结构概况及构件参数  55-56
    4．1．2 结构模型的建立  56-57
  4．2 框架—抗震墙自振特性  57-61
    4．2．1 钢管混凝土框架—抗震墙自振特性  57-59
    4．2．2 钢筋混凝土框架—抗震墙自振特性  59-61
  4．3 地震波的输入  61-62
  4．4 钢管混凝土框架—抗震墙的非线性地震响应时程分析  62-75
    4．4．1 一维一致激励的地震响应  63-68
    4．4．2 二维一致激励的地震响应  68-71
    4．4．3 三维一致激励的地震响应  71-75
  4．5 钢筋混凝土框架—抗震墙的非线性地震响应  75-80
    4．5．1 一维一致激励的地震响应  75
    4．5．2 三维一致激励的地震响应  75-80
结论  80-82
致谢  82-83
参考文献  83-86
攻读硕士学位期间发表的论文  86

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 建筑结构 > 组合结构 > 其他组合结构
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