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巨型框架结构的静力与动力弹塑性分析对比研究
作 者: 王小兵
导 师: 余志武
学 校: 中南大学
专 业: 结构工程
关键词: 静力弹塑性分析 模态pushover分析 性能点 高阶振型 塑性铰
分类号: TU313
类 型: 硕士论文
年 份: 2010年
下 载: 141次
引 用: 3次
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内容摘要
巨型框架结构是近年来在我国迅速发展的一种新型结构体系,对于巨型框架结构抗震性能的研究是一项很重要的内容,既具有理论价值,又具有工程价值。本文首先介绍了国内外静力和动力弹塑性分析方法的研究现状,并总结了静力和动力弹塑性分析方法的优点和不足之处。其次论述了静力弹塑性分析方法的基本原理,并对几种典型的静力弹塑性分析方法进行了论述和比较。本文利用SAP2000分析设计软件对一幢21层方钢管混凝土柱-钢梁巨型框架进行pushover分析,通过在梁、柱两端设立塑性铰来模拟塑性变形,采用3种水平加载方式:均匀分布,倒三角分布,振型分布,用位移控制法进行加载分析。得到了基底剪力-顶点位移曲线、结构达到性能点时的层间位移角、层间剪力和塑性铰发展图,从而发现结构的薄弱部位及破坏情况,对其抗震性能进行评估。本文重点介绍了加州伯克利大学Chopra教授提出的考虑高阶振型的模态pushover分析方法(MPA),并结合能力谱方法对其进行了改进,考虑高阶振型的影响,使其分析结果更接近结构在大震作用下的实际性能。最后,选取了两种天然地震波对算例进行了动力弹塑性时程分析,通过与改进的模态pushover分析结果进行比较,可知两种分析结果基本相符,算例分析表明改进的模态pushover分析方法可以有效考虑高阶振型的影响。确定的各性能目标比均匀分布和倒三角分布的pushover方法确定的性能目标更可靠。
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全文目录
摘要 3-4 ABSTRACT 4-6 目录 6-8 第一章 绪论 8-21 1.1 引言 8-11 1.2 巨型框架结构 11-13 1.2.1 巨型框架结构的定义 11-12 1.2.2 巨型框架结构的优点 12 1.2.3 巨型框架结构的发展概况 12-13 1.3 静力弹塑性分析方法 13-18 1.3.1 静力弹塑性分析方法的国内外研究现状 13-16 1.3.2 静力弹塑性分析方法的优点 16-17 1.3.3 静力弹塑性分析方法的不足 17-18 1.4 动力弹塑性时程分析方法 18-20 1.4.1 动力弹塑性时程分析方法的国内外研究现状 18-19 1.4.2 动力弹塑性时程分析方法的优点 19 1.4.3 动力弹塑性时程分析方法的不足 19-20 1.5 本文主要研究工作 20-21 第二章 静力弹塑性分析方法 21-54 2.1 概述 21-22 2.1.1 静力弹塑性分析方法的基本原理 21-22 2.1.2 静力弹塑性分析方法的基本假定 22 2.1.3 静力弹塑性分析方法的基本步骤 22 2.2 静力弹塑性分析方法的理论和相应公式的推导 22-25 2.2.1 等效单自由度体系的建立 23-25 2.2.2 目标位移的确定 25 2.3 典型静力弹塑性分析方法 25-34 2.3.1 等位移系数法(NSP) 26-28 2.3.2 能力谱方法(ATC-40) 28-32 2.3.3 N2方法 32-34 2.4 水平侧向力加载模式 34-37 2.4.1 倒三角分布模式 36 2.4.2 均匀分布模式 36 2.4.3 指数分布模式 36-37 2.4.4 振型分布模式 37 2.5 改进的模态PUSHOVER分析方法 37-40 2.5.1 模态pushover分析方法 38-40 2.5.2 改进的模态pushover分析方法 40 2.6 算例分析 40-53 2.6.1 结构模型 42-46 2.6.2 结构反应分析 46-53 2.7 本章小结 53-54 第三章 动力弹塑性时程分析方法 54-75 3.1 概述 54-55 3.1.1 动力弹塑性时程分析方法的基本原理 54 3.1.2 动力弹塑性时程分析方法的基本假定 54-55 3.1.3 动力弹塑性时程分析方法的基本步骤 55 3.2 地震波的选择 55-57 3.3 振动模型的选择 57-58 3.4 恢复力特性 58-59 3.5 结构振动方程的建立 59-60 3.6 结构振动方程的求解方法 60-62 3.6.1 振型积分法 61 3.6.2 直接积分法 61-62 3.7 算例分析 62-71 3.7.1 振型积分法 62-67 3.7.2 直接积分法 67-71 3.8 静力与动力弹塑性分析对比 71-73 3.9 本章小结 73-75 第四章 结论与展望 75-77 4.1 结论 75 4.2 展望 75-77 参考文献 77-81 致谢 81-82 攻读硕士学位期间参与科研及发表论文情况 82
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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 建筑结构 > 结构理论、计算 > 结构弹性和塑性
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