学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

基于非线性动力分析的八度区一级框—剪和框—筒结构抗震规定研究

作　者: 陈文科
导　师: 白绍良
学　校: 重庆大学
专　业: 结构工程
关键词: 钢筋混凝土抗震设计框架-剪力墙结构框架-核心筒结构非线性地震反应分析抗震性态
分类号: TU398.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 80次
引　用: 6次
阅　读: 论文下载

内容摘要

由于我国现行钢筋混凝土结构设计规范中关于框架-剪力墙和框架-核心筒结构的部分抗震措施规定多是根据试验结果、少量震害经验以及工程经验,并一定程度借鉴了国外规范的相关规定来制定的,因此这些措施基本没有经过系统的理论论证,按此规定设计的结构也缺乏实际地震加以检验。在此现实背景下,检验规范中关于这两类结构相关抗震措施的有效性就显得尤为重要。为此,本论文选取了五个处于八度区且高度超过60m的典型结构,并严格按照《混凝土结构设计规范》、《建筑抗震设计规范》和《高层建筑混凝土结构技术规程》的规定设计后,利用经认真校准并确认稳定可靠的非线性动力反应程序FW-EPA完成了上述结构在罕遇地震作用下的动力反应分析,从而对规范相关抗震措施进行了初步的识别。在上述研究思想的指导下,本论文主要完成了以下几个方面的工作:①严格按照规范完成了五个结构的设计,它们分别为一个八度(0.2g)区30层和两个八度(0.3g)区24层框-剪结构,一个八度(0.2g)区25层框-筒结构以及一个八度(0.3g)区20层框-筒结构。并在其中两个框-剪结构基础上按不考虑高规8.1.4条的规定又设计出两个结构。②对上述严格按现行规范设计的典型结构完成相应罕遇地震作用激励的非线性动力反应分析,在原有研究成果基础上进一步研究这类结构的总体反应性态规律,并重点考察剪力墙的抗震抗剪性能、连梁的延性需求、框架的反应性态以及整体结构在抗弯和抗剪方面的超强需求。通过以上研究工作,得出了以下主要结论:①由于五个结构中的剪力墙在罕遇地震作用下均表现出较高的抗弯承载能力及较大的非线性刚度,使得每个结构的总体抗震性能较好。②对不同跨高比连梁在罕遇地震下的最大转角延性需求进行了识别,可以认为其最大延性需求一般不超过3.0,并且其位置一般处在结构的中下部楼层。分析发现,结构的最大层间位移角是影响连梁延性需求的最直接因素。③剪力墙在罕遇地震下表现出较好抗弯承载能力及较大非线性刚度将结构的总体反应有效控制在较小程度,从而作用到框架部分的地震作用较小;同时规范相关措施又大幅提高了框架部分的抗力,上述两个因素是框-剪结构的框架部分在罕遇地震下基本保持未屈服状态的主要原因。因而建议规范对八度区高度超过60m的这类一级抗震等级的结构也可以适度放松框架部分的相关抗震措施。④联肢剪力墙的剪力重分布增大了受压墙肢的作用剪力、结构的动力效应以及整体结构抗弯能力的大幅超强对抗剪的不利影响,三者因素使得剪力墙肢已出现剪切失效的可能性,因此建议规范提高这类结构相应剪力墙的抗剪能力。⑤分析发现,在罕遇地震作用下,整体结构的最大底部剪力与弹性设计剪力的比值远远大于结构相应罕遇水准下的最大倾覆力矩与弹性倾覆力矩的比值。除此之外,结构整体抗弯能力超强因增大了整体结构的非线性刚度,从而提高了结构预期的作用剪力,这使得按剪力增强措施所提高的抗剪能力水平可能达不到作用剪力水平并最终导致剪切失效。因此,应慎重利用结构的抗弯超强能力。⑥通过分析结构各楼层在罕遇地震作用下的楼层剪力、倾覆力矩和位移时程变化规律,发现各楼层的反应具有相似性和滞后性。从而认为结构在地震作用下的反应其实质是地震波在钢筋混凝土结构这种介质上传播引起的各种效应,因此这些反应也具有波的各种性质。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-11
1 绪论  11-19
  1.1 引言  11-12
  1.2 我国钢筋混凝土框-剪结构和框-筒结构的现行设计思路  12
  1.3 按现行规范设计的框-剪和框-筒结构可能存在的问题  12-13
  1.4 国内外研究现状  13-16
  1.5 本论文研究目的及主要研究内容  16-19
2 钢筋混凝土框架-剪力墙结构非线性动力分析程序  19-37
  2.1 程序的基本假定  19-20
  2.2 单元的模型化及恢复力滞回曲线  20-32
    2.2.1 梁柱单元的模型化及恢复力滞回曲线  21-26
    2.2.2 连梁单元的模型化及恢复力滞回曲线  26-27
    2.2.3 剪力墙的模型化及恢复力滞回曲线  27-32
  2.3 输入地震动的处理  32-37
    2.3.1 记录加速度时程的影响因素  32-33
    2.3.2 选择记录加速度时程的原则以及标定方法  33-37
3 框架、框架-剪力墙、框架-核心筒受力机理对比  37-51
  3.1 框架结构的受力特点  37-38
  3.2 框架-剪力墙的受力特点  38-42
    3.2.1 剪力墙的受力特点  38-40
    3.2.2 框架-剪力墙的变形特点  40-41
    3.2.3 框架-剪力墙的定义  41-42
  3.3 框架-核心筒的受力特点  42-44
  3.4 框架-剪力墙、框架-核心筒的内力分布特征  44-47
  3.5 关于框架-剪力墙、框架-核心筒中框架部分承担最小地震剪力  47-48
  3.6 框架、框架-剪力墙及框架-核心筒倾覆力矩在各部分的分配  48-51
4 典型框架-剪力墙及框架-核心筒结构弹性分析  51-69
  4.1 引言  51-52
  4.2 典型结构的选型  52-53
  4.3 三维空间结构的平面简化  53-57
  4.4 结构荷载取定  57
  4.5 关于结构建模的若干问题  57-58
  4.6 弹性内力分析结果整理  58-65
    4.6.1 竖向荷载作用下弹性内力分析  58-59
    4.6.2 二阶效应在结构内力计算中的反映  59-60
    4.6.3 地震作用下结构总体信息  60-62
    4.6.4 连梁的弹性内力分析汇总  62-63
    4.6.5 楼层剪力沿楼层的分布以及对框架部分设计楼层剪力的讨论  63-65
  4.7 结构配筋说明  65-69
5 框架-剪力墙及框架-核心筒结构非线性地震反应规律研究  69-99
  5.1 引言  69
  5.2 非线性分析前的若干问题  69-70
    5.2.1 结构失效标准的确定  69-70
    5.2.2 记录加速度时程信息汇总  70
  5.3 非线性分析结果整理  70-79
    5.3.1 位移反应  70-73
    5.3.2 塑性铰分布情况  73
    5.3.3 结构内力反应  73-79
    5.3.4 与berkeley 所做的框架-剪力墙非线性动力反应分析结果对比  79
  5.4 连梁在罕遇地震作用下的延性需求  79-83
    5.4.1 各模型结构连梁在罕遇地震下的延性需求  80-81
    5.4.2 影响连梁延性需求的因素分析  81-83
  5.5 剪力墙和筒体部分抗震性能评价  83-86
    5.5.1 剪力墙各墙肢之间内力的重分布  83-84
    5.5.2 剪力墙抗弯能力的影响因素  84-85
    5.5.3 剪力墙抗剪能力评价分析  85-86
  5.6 框架-剪力墙和框架-核心筒结构框架部分反应性态分析  86-90
    5.6.1 关于高规8.1.4 条框架部分承担最小楼层剪力调整措施的讨论  86-87
    5.6.2 框-剪和框-筒结构的框架在罕遇地震下保持弹性的原因分析  87-89
    5.6.3 框架-剪力墙和框架-核心筒结构中剪力墙对框架部分的扶持作用  89-90
  5.7 结构的抗弯、抗剪超强以及抗弯超强可能对抗剪不利的分析  90-93
  5.8 结构各层反应的相似性和滞后性  93-97
  5.9 填充墙对结构反应的影响  97-99
6 结论与展望  99-103
  6.1 本论文主要结论  99-100
  6.2 对后续研究工作的展望  100-103
致谢  103-105
参考文献  105-109
附录 A  109-112
附录 B  112-114
附录 C  114-119
附录 D  119-123
附录 E  123-149
附录 F  149

基于非线性动力分析的八度区一级框—剪和框—筒结构抗震规定研究

内容摘要

全文目录

相似论文