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型钢（钢管）混凝土框架—钢筋混凝土筒体混合结构在高层建筑设计中的应用与研究

作　者: 马红轩
导　师: 吴钢
学　校: 太原理工大学
专　业: 结构工程
关键词: 钢―混凝土混合结构 型钢混凝土 钢管混凝土 抗震性能 静力弹塑性分析 时程分析
分类号: TU398.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 94次
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内容摘要


随着我国经济的发展,高层和超高层建筑建设得越来越多,在其以优美姿态吸引人们的视线,为人们提供舒适生活和办公环境的同时,采用何种结构体系,如何评估和保证其在地震作用下的可靠性,是众多结构抗震工作者研究的课题。随着人们逐渐对混凝土结构和钢结构高层建筑各自所存在缺陷的认识,越来越多地采用了混合结构。本文对某超高层框架―核心筒结构分别采用钢筋混凝土结构、型钢混凝土框架―钢筋混凝土核心筒结构和钢管混凝土框架―钢筋混凝土核心筒结构进行了研究分析。本文首先从钢―混凝土混合结构的概念出发,系统地总结了目前国内外钢与混凝土混合结构的应用和国内外研究的现状以及钢与混凝土混合结构构造的基本原则;系统讨论了静力弹塑性分析的原理、假定、实施步骤、该分析方法的优缺点以及目前的发展状况,提出了一些需要继续深入研究的问题;同时还讨论了时程分析方法的假定、计算步骤、结构的力学模型、地震波的选用、模型恢复力曲线的拟合以及结构动力方程的建立和求解。本文紧接着就对三种方案进行了弹性分析,这是结构设计的基本部分,采用振型分解反应谱法对结构进行截面设计和配筋计算,以满足结构在使用阶段的强度和变形要求。在此基础上,根据我国现行的两阶段抗震设计方法,对结构进行罕遇地震下的性能分析。本文重点对三种方案应用PKPM软件对结构进行弹性静力、弹塑性静力和弹塑性动力时程分析以及结构延性和经济效益对比分析,证明了分别采用型钢混凝土柱和钢管混凝土柱代替原钢筋混凝土柱,使其截面尺寸在分别减小34%和55.8%情况下,其结构在多遇地震和罕遇地震下最大层间位移、位移角等主要抗震变形验算数据变化不大,但提高了结构延性,并带来很大的经济效益和社会效益。本文在目前研究成果的基础上,钢―混凝土混合结构在本工程中的应用得到了满意的结果,对指导同类型结构设计工作起到了积极的作用。

全文目录


摘要  2-4
ABSTRACT  4-9
第一章 绪论  9-19
  1.1 概述  9-12
    1.1.1 钢与混凝土混合结构的特点  9-11
    1.1.2 钢与混凝土混合结构的类型  11-12
  1.2 钢与混凝土混合结构构造的基本原则  12-13
  1.3 钢与混凝土混合结构的研究与发展现状  13-15
  1.4 钢与混凝土组合的应用  15-17
  1.5 问题的提出及本文所做的工作  17-19
    1.5.1 问题的提出  17
    1.5.2 本文的主要工作  17-19
第二章 结构的弹性分析  19-27
  2.1 地震作用的特点及抗震设防目标  19-21
    2.1.1 地震作用的特点  19-20
    2.1.2 抗震设计目标及方法  20-21
  2.2 抗震设计反应谱方法  21-23
  2.3 等效地震荷载计算  23-27
    2.3.1 反应谱底部剪力法  23-24
    2.3.2 振型分解反应谱法  24-26
    2.3.3 反应谱方法的优缺点  26-27
第三章 结构的静力弹塑性分析  27-38
  3.1 Pushover 分析方法研究概况  27-28
  3.2 静力Pushover 分析方法的基本理论  28-34
    3.2.1 基本假定  28-29
    3.2.2 基本原理  29
    3.2.3 基本步骤  29-32
    3.2.4 水平加载分布模式  32-34
  3.3 Pushover 分析方法的主要功能  34-35
  3.4 Pushover 分析方法的优点及存在的问题  35-38
    3.4.1 Pushover 分析方法的优点  35-36
    3.4.2 Pushover 分析方法存在的问题  36-38
第四章 弹塑性动力时程分析  38-53
  4.1 时程分析方法的基本假定及基本步骤  39-41
    4.1.1 时程分析的基本假定  39-40
    4.1.2 时程分析的基本步骤  40-41
  4.2 时程分析的地震动输入  41
  4.3 结构的力学模型  41-44
  4.4 恢复力模型  44-48
  4.5 动力方程的求解方法  48-53
第五章 工程实例分析  53-94
  5.1 软件介绍  53-54
    5.1.1 SATWE 软件简介  53
    5.1.2 EPDA、EPSA 软件简介  53-54
  5.2 工程概况  54-56
  5.3 不同方案的计算对比分析  56-92
    5.3.1 结构空间有限元分析（SATWE）  56-71
    5.3.2 弹性动力时程分析  71-77
    5.3.3 弹塑性静力分析（Pushover）  77-84
    5.3.4 弹塑性动力时程分析  84-92
  5.4 经济技术性分析  92-94
    5.4.1 施工工艺方面  92
    5.4.2 经济效益方面  92-94
第六章 结论与展望  94-97
  6.1 主要结论  94-95
  6.2 展望  95-97
参考文献  97-101
致谢  101-102
攻读硕士期间发表的学术论文  102

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 建筑结构 > 组合结构 > 其他组合结构
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