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型钢混凝土异形柱框架结构抗震分析

作　者: 刘元帅
导　师: 陆铁坚
学　校: 中南大学
专　业: 土木工程
关键词: SRC异形柱框架结构抗震分析填充墙混凝土等级轴压比梁柱线刚度比
分类号: TU398.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

型钢混凝土(SRC)异形柱框架结构是一种新型的结构体系,它不仅具有普通异形柱结构的优点,而且具有较高的承载能力和较好的抗震性能。迄今为止,人们对该结构体系的研究还局限于单个异形柱和单个框架节点,对型钢混凝土异形柱整体框架的研究还较少。基于此,本文以型钢混凝土异形柱框架结构为研究对象,研究了填充墙的布置和结构参数(混凝土等级、柱轴压比、梁柱线刚度比)的变化对该结构抗震的影响。本文参考2012年西安建筑科技大学的试验模型,利用SAP2000通过改变填充墙的布置和改变混凝土等级、柱轴压比、梁柱线刚度比等结构参数,共建立了24个型钢混凝土异形柱框架模型,并对其进行了模态分析和动力弹塑性时程分析,将分析结果进行对比,得出如下结论：(1)合理的布置和添加填充墙有利于提高结构的刚度和抗震性能,但是不合理的布置和添加填充墙可能会导致结构刚度突变,对结构的抗震性能产生不利影响；(2)随着混凝土等级的提高,结构的自振周期逐渐减小,周期比逐渐增大,在同一水平地震作用下,随着混凝土等级的不断提高,结构的地震反应逐渐减小；(3)随着柱轴压比的增大,结构的自振周期逐渐增大,周期比逐渐增大,在同一水平地震作用下,柱轴压比越大,结构的地震反应越大；(4)当梁柱线刚度比处于0.44～0.825之间时,随着线刚度比的增大,结构的自振周期逐渐增大,周期比逐渐增大但增幅较小,在同一水平地震作用下,当线刚度比由0.44增大到0.605时,结构的地震反应逐渐增大；当线刚度比由0.66增大到0.825时,结构的地震反应逐渐减小。图42幅,表19个,参考文献62篇。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-7
目录  7-10
1 绪论  10-20
  1.1 问题的提出  10-13
    1.1.1 异形柱结构的优点  10-11
    1.1.2 异形柱结构的应用  11-12
    1.1.3 钢筋混凝土异形柱结构的不足  12
    1.1.4 型钢混凝土异形柱结构的提出  12-13
  1.2 型钢混凝土异形柱结构的研究现状  13-18
    1.2.1 型钢混凝土异形柱  13-16
    1.2.2 型钢混凝土异形柱节点  16-17
    1.2.3 型钢混凝土异形柱框架结构  17-18
  1.3 本文的研究意义  18
  1.4 本文的研究内容  18-20
2 结构抗震分析的方法及理论  20-30
  2.1 结构地震反应的分析方法  20-21
    2.1.1 静力法  20
    2.1.2 振型分解法  20
    2.1.3 底部剪力法  20-21
    2.1.4 能量法  21
    2.1.5 静力弹塑性分析法  21
    2.1.6 动力时程分析法  21
  2.2 弹塑性时程分析法的基本原理  21-24
    2.2.1 概述  22
    2.2.2 运动方程的建立  22-23
    2.2.3 运动方程的求解  23-24
  2.3 动力矩阵  24-26
    2.3.1 质量矩阵  24-25
    2.3.2 阻尼矩阵  25-26
    2.3.3 刚度矩阵  26
  2.4 地震波的选择与调整  26-29
    2.4.1 地震波的选择  26-27
    2.4.2 地震波的调整  27-29
  2.5 本章小结  29-30
3 型钢混凝土异形柱框架结构计算模型的建立  30-37
  3.1 计算模型的选取  30-32
  3.2 材料的本构关系  32-34
    3.2.1 混凝土  32-33
    3.2.2 钢材  33-34
    3.2.3 砌体  34
  3.3 地震波的选取与调整  34
  3.4 计算模型的建立  34-36
  3.5 本章小结  36-37
4 填充墙对型钢混凝土异形柱框架结构抗震的影响  37-52
  4.1 填充墙框架结构的计算模型  37-40
    4.1.1 单个等效角撑模型  37
    4.1.2 壁式框架模型  37-38
    4.1.3 并联简化模型  38
    4.1.4 三个等效支撑模型  38
    4.1.5 墙元简化模型  38-39
    4.1.6 有限元模型  39
    4.1.7 有效刚度模型  39-40
    4.1.8 框架-填充砌体剪力墙模型  40
  4.2 填充墙型钢混凝土异形柱框架结构计算模型选取  40
  4.3 建立分析模型  40-42
  4.4 结构振动特性分析  42-45
    4.4.1 模型A、D、G、H周期对比  42-44
    4.4.2 模型F、G周期对比  44-45
    4.4.3 模型D、E周期对比  45
  4.5 结构地震反应分析  45-50
    4.5.1 模型A、D、G、H顶点位移对比  46-48
    4.5.2 模型F、G顶点位移对比  48-49
    4.5.3 模型D、E顶点位移对比  49-50
  4.6 本章小结  50-52
5 结构参数对型钢混凝土异形柱框架结构抗震的影响  52-68
  5.1 混凝土等级  52-56
    5.1.1 结构振动特性分析  52-54
    5.1.2 结构地震反应分析  54-56
    5.1.3 小结  56
  5.2 轴压比  56-60
    5.2.1 结构振动特性分析  57-58
    5.2.2 结构地震反应分析  58-60
    5.2.3 小结  60
  5.3 梁柱线刚度比  60-66
    5.3.1 结构振动特性分析  61-62
    5.3.2 结构地震反应分析  62-66
    5.3.3 小结  66
  5.4 本章小结  66-68
6 结论与展望  68-70
  6.1 结论  68-69
  6.2 展望  69-70
参考文献  70-74
攻读学位期间主要的研究成果  74-75
致谢  75

型钢混凝土异形柱框架结构抗震分析

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