学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

基于弹塑性分析方法的超限高层混凝土结构抗震性能研究

作　者: 王伟
导　师: 方诗圣
学　校: 合肥工业大学
专　业: 工程力学
关键词: 不规则超限高层框架—核心筒弹塑性抗震设计时程分析
分类号: TU973.12
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 86次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

近年来，我国多项超限高层混凝土结构不断涌现，而当前规范对此类结构的弹塑性阶段抗震设计和性能评估的叙述过于简化和模糊，特别是在方法选用、指标选取等方面急待完善和统一。本文针对如何使用弹塑性分析方法对多项超限高层混凝土结构进行抗震性能评估的问题，以安徽省池州市中翔国际大酒店为研究对象，选择了动力弹塑性时程分析和静力弹塑性推覆分析两种算法，借助有限元软件EPDA/PUSH对该结构进行了弹塑性阶段抗震性能评估及相关的分析研究。在性能评估的过程中，本文基于顶层位移、最大层间位移角、层间有害位移角、楼层塑性铰分布状态等关键指标，先后在方法选用、软件使用、性能评价指标选择、计算参数设置、数据误差等方面进行了分析与探讨，主要得出了如下结论：（1）多项超限高层结构不应选用规范中简化的弹塑性位移计算方法，应优先采用动力弹塑性时程分析方法。若使用静力弹塑性推覆分析方法，容易造成一定的疏漏，如忽视中上部楼层承载能力不足等。（2）EPDA/PUSH软件虽然具有节省建模时间等各项优点，但其在后处理上也具有明显缺点，如图像显示效果不好、数据处理工作繁琐等。（3）本文建议，在层间位移角超过规范限值时，应进一步考察最大层间有害位移角，最好应保证层间有害位移角占最大层间位移角的比例不超过50%。（4）本文判断该结构主塔第18~20层为大震作用下相对薄弱的楼层，应采取适当加强抗剪能力等措施来提高结构整体的抗震变形性能；而对于裙房与主塔交接层附近、主塔第25层附近，可仅在局部采取加强措施以防止局部破坏。（5）不同加载模式对静力推复分析结果的影响较大，矩形均匀分布和弹性CQC地震力分布模式不适用于多项超限高层结构的静力弹塑性推覆分析；倒三角侧向荷载分布下，其结果与动力弹塑性时程分析也有一定的误差，虽然两者的数值误差在10%左右，但是前者判断的最大层间位移角所在楼层的位置偏下。（6）经本文大量数据统计及相关文献验证，我们认为弹塑性最大层间位移角与弹性最大层间位移角之间有一定的数值关系，前者约为后者的8~10倍，如果设计人员在实际工程中发现数值超出该倍数范围，建议其对建模过程和计算参数进行复核。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-8
致谢  8-15
第一章绪论  15-23
  1.1 引言  15
  1.2 国内有关超限高层进行弹塑性抗震性能分析的发展概况  15-19
    1.2.1 有关文件规定  15-18
    1.2.2 有关规范条文  18-19
  1.3 国内外研究现状  19-21
  1.4 本文的主要研究内容  21-23
第二章常见的弹塑性分析方法概述  23-34
  2.1 简化的弹塑性位移计算方法（规范方法）概述  23
  2.2 动力弹塑性时程分析方法（EPDA 方法）概述  23-25
    2.2.1 在超限高层抗震性能分析领域的适用范围  24
    2.2.2 EPDA 方法的地震波选取要点  24-25
  2.3 静力弹塑性推覆分析方法（PUSH 方法）概述  25-33
    2.3.1 基本原理  26-28
    2.3.2 水平加载模式及国内外规范选用建议  28-30
    2.3.3 目标位移选择方法  30-31
    2.3.4 改进形式——模态推覆分析法（MPA）简介  31-32
    2.3.5 Pushover 方法的适用范围  32
    2.3.6 在超限高层中使用 Pushover 方法的注意要点  32-33
  2.4 本章小结  33-34
第3章本文研究的工程背景及弹性阶段设计概况  34-41
  3.1 工程概况  34-36
    3.1.1 超限高层建筑结构选型概述  34-36
    3.1.2 超限情况判定  36
  3.2 计算参数及针对结构超限情况的模型调整  36-38
    3.2.1 计算假定及参数设置  36-37
    3.2.2 对结构扭转不规则和偏心布置的调整  37
    3.2.3 对结构竖向不规则的调整  37-38
    3.2.4 对楼板不连续的调整  38
    3.2.5 其他调整措施  38
  3.3 按振型分解和时程分析法进行的弹性阶段抗震设计  38-39
    3.3.1 地震波选择  38-39
    3.3.2 主要计算结果  39
  3.4 本章小结  39-41
第4章弹塑性分析方法在有限元软件 EPDA/PUSH 中的实现  41-59
  4.1 有限元分析软件 EPDA/PUSH 简介  41
  4.2 动力弹塑性时程分析方法在 PUSH 软件中的实现  41-51
    4.2.1 材料本构关系  41-42
    4.2.2 “纤维束”弹塑性梁单元  42-45
    4.2.3 弹塑性剪力墙单元  45-51
  4.3 静力弹塑性推覆分析方法在 PUSH 软件中的实现  51-59
    4.3.1 不考虑剪切变形的弹塑性梁元  51-54
    4.3.2 带洞口的四边形弹塑性墙元  54-55
    4.3.3 混凝土及钢筋的应力应变曲线  55-57
    4.3.4 非线性方程组求解算法  57-59
第5章基于 EPDA 方法的抗震性能评估与研究  59-81
  5.1 弹塑性空间模型的建立  59-61
  5.2 地震波选取  61-63
  5.3 计算过程概述  63-64
    5.3.1 地震波计算参数  63
    5.3.2 结构计算参数  63-64
  5.4 计算结果  64-75
    5.4.1 最大楼层位移及最大层间位移角  64-70
    5.4.2 最大层间有害位移角  70-73
    5.4.3 计算数据分析及结论  73-75
  5.5 抗震性能评估  75-81
    5.5.1 塑性铰模型与纤维模型的选用分析  75-76
    5.5.2 结构的塑性分布状态  76-80
    5.5.3 弹塑性抗震性能评估结论  80-81
第6章基于 Push-over 方法的抗震性能评估与研究  81-90
  6.1 研究目的  81-82
  6.2 计算假定及参数设置  82
  6.3 最终加载步的计算结果及分析  82-84
    6.3.1 计算结果（侧推方向沿 X 向）  82-83
    6.3.2 计算结果分析与结论  83-84
  6.4 弹塑性阶段结构抗倒塌性能验算  84-88
    6.4.1 抗倒塌验算方法  84-86
    6.4.2 抗倒塌验算图  86-87
    6.4.3 抗倒塌性能评价结论  87-88
  6.5 动力弹塑性时程分析与静力推覆分析方法的对比研究  88-90
    6.5.1 主要控制指标的数据对比  88
    6.5.2 对比分析与结论  88-90
第七章结论与展望  90-92
  7.1 结论  90-91
  7.2 展望  91-92
参考文献  92-95
攻读硕士学位期间发表的论文  95-96

基于弹塑性分析方法的超限高层混凝土结构抗震性能研究

内容摘要

全文目录

相似论文