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钢结构框支—交错桁架体系静力弹塑性分析

作　者: 王艳菲
导　师: 周期石
学　校: 中南大学
专　业: 建筑与土木工程
关键词: 钢结构框支-交错桁架模态分析谱分析静力弹塑性分析抗震性能
分类号: TU391
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

摘要：钢结构框支-交错桁架体系是一种实用、经济、高效的新型钢结构体系。此体系通过转换层的作用把下部的框支结构和上部的交错桁架结构组合起来,不仅增大了结构的使用空间,而且增强了结构的侧向、竖向刚度,提高了结构的整体工作性能,充分发挥了两者的优点。静力弹塑性分析方法借助结构推覆分析结果来确定结构弹塑性抗震性能或结构弹塑性地震响应。它本质上是一种静力非线性计算方法,既避免了非线性动力分析的繁琐,又有良好的准确性,是一种简单而有效的结构抗震能力评价方法。该方法具有良好的理论和工程价值。本文使用有限元程序ANSYS对多个钢结构框支-交错桁架模型进行对比分析,比较不同结构模型在罕遇地震作用下的抗震性能。论文中采用了力的控制法,在结构上施加保持不变的竖向荷载,同时沿结构高度分布的方向施加某种侧向水平荷载作用,探讨了纵向支撑、框支层数、框支层高度、高跨比以及节间数等参数对钢结构框支交错桁架结构抗震性能的影响,为高层结构体系的弹塑性性能评估提供一定的参考。通过对比研究结果建立了一个12层的钢结构框支交错桁架模型,运用模态分析、谱分析和静力弹塑性分析的方法对其各方面性能进行分析。模型满足先局部破坏再整体破坏的要求,能够充分发挥结构所有构件的耗能作用,有较高的结构安全储备能力,抗震性能较好。证明了结论的正确性。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
1 绪论  10-17
  1.1 引言  10-11
  1.2 框支-交错桁架结构的基本组成和特点  11-14
    1.2.1 框支-交错桁架结构的组成  11-12
    1.2.2 框支-交错桁架结构转换层  12-13
    1.2.3 钢结构框支-交错桁架结构体系的特点  13-14
  1.3 国内外的研究现状  14-16
  1.4 本文研究的主要内容  16-17
2 静力弹塑性分析简介  17-35
  2.1 引言  17-18
  2.2 静力弹塑性分析方法的实施及理论基础  18-27
    2.2.1 静力弹塑性分析方法的基本假定  18-19
    2.2.2 等效单自由度体系  19-22
    2.2.3 水平侧力加载模式  22-24
    2.2.4 结构位移性能需求  24-27
  2.3 几种常见的静力弹塑性分析方法  27-29
    2.3.1 能力谱法  28
    2.3.2 多参数修正位移法  28-29
  2.4 静力弹塑性分析方法的优缺点  29-30
    2.4.1 静力弹塑性分析方法的优点  29
    2.4.2 静力弹塑性分析方法的缺点  29-30
  2.5 ANSYS建模方式及非线性分析简介  30-35
    2.5.1 ANSYS软件简介  30
    2.5.2 ANSYS软件的建模方式  30-31
    2.5.3 ANSYS有限元分析流程  31
    2.5.4 结构非线性分析  31-32
    2.5.5 非线性分析的基本步骤与过程  32-33
    2.5.6 常用弹塑性材料模型与应用  33-35
3 钢结构框支交错桁架受力及变形性能的参数分析  35-60
  3.1 引言  35
  3.2 纵向支撑对结构的影响  35-40
    3.2.1 模态分析和反应谱分析  36-37
    3.2.2 结构静力弹塑性分析  37-40
    3.2.3 结论  40
  3.3 不同框支层数对结构的影响  40-46
    3.3.1 模态分析和反应谱分析  41-42
    3.3.2 结构静力弹塑性分析  42-45
    3.3.3 结论  45-46
  3.4 不同框支层高对结构的影响  46-51
    3.4.1 模态分析和反应谱分析  47
    3.4.2 结构静力弹塑性分析  47-50
    3.4.3 结论  50-51
  3.5 不同高跨比对结构的影响  51-55
    3.5.1 模态分析和反应谱分析  51-52
    3.5.2 结构静力弹塑性分析  52-54
    3.5.3 结论  54-55
  3.6 不同节间数对结构的影响  55-60
    3.6.1 模态分析和反应谱分析  56
    3.6.2 结构静力弹塑性分析  56-59
    3.6.3 结论  59-60
4 钢结构框支交错桁架的抗震性能分析  60-73
  4.1 分析模型的建立  60-62
    4.1.1 工程概况  60-61
    4.1.2 单元的选取  61-62
  4.2 模态分析  62
  4.3 谱分析  62-63
  4.4 静力弹塑性分析  63-67
    4.4.1 加载模式  64-65
    4.4.2 四种加载方式结果  65-67
  4.5 结构抗震性能评估  67-73
    4.5.1 能力谱和需求谱的建立  67-70
    4.5.2 确定结构的性能点  70
    4.5.3 评估结构的抗震性能  70-73
5 结论与展望  73-75
  5.1 本文结论  73-74
  5.2 展望  74-75
参考文献  75-79
致谢  79

钢结构框支—交错桁架体系静力弹塑性分析

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