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框架剪力墙结构抗震弹塑性分析

作　者: 郭向东
导　师: 李铁英
学　校: 太原理工大学
专　业: 结构工程
关键词: 框架剪力墙结构 模态分析 静力弹塑性分析 弹塑性动力分析 抗震性能
分类号: TU311.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


高层建筑在我国发展迅速,其高度越来越大,结构型式也越来越复杂,高层建筑第二阶段的抗震设计变得更加困难和复杂。而钢筋混凝土框架剪力墙结构是现代建筑广泛使用的一种结构形式,它是集框架和剪力墙的特点共同抵抗水平侧力的一种结构体系。因此,对其进行弹塑性地震反应分析研究,具有一定的理论意义和重要的实用价值。为有效分析该高层框架剪力墙结构的抗震性能,文中结合框架剪力墙结构的受力特点采用通用有限元程序ANSYS建立该结构三维有限元模型。在此基础上,运用多种计算方法和分析手段对该模型进行了动力特性分析。主要完成了以下几个方面的工作：1、本论文在总结了目前结构弹塑性地震反应分析理论与实践研究成果的基础上,介绍了静力弹塑性(Pushover)和非线性动力基本分析方法和原理。并探讨两种方法下结构分析的差异和存在的问题。2、由ANSYS建立了框架剪力墙结构的模型,对其进行了模态分析和谱分析,并对该结构进行了三条地震波作用下的时程分析和四种侧向加载方式。通过对计算结果的分析,得出较为合理的加载模式,再运用弹塑性静力分析方法,结合能力谱方法评估该结构的抗震能力。3、对实体模型输入不同地震波,用ANSYS软件进行弹塑性动力分析,并对反应结果进行分析比较。通过三种地震波作用下的结构变形、应力应变分布情况,得出层间位移角和层间位移均满足抗震性能的要求；通过比较结构相对薄弱的部位和剪力墙抵御地震荷载的应力、应变的分布情况,反映剪力墙的塑性发展规律和情况。

全文目录


摘要  3-5
ABSTRACT  5-10
第一章 绪论  10-20
  1.1 课题背景及意义  10-13
  1.2 框架剪力墙结构体系综述  13-15
    1.2.1 框架剪力墙结构的受力特点  13-14
    1.2.2 框架剪力墙结构的变形特点  14-15
    1.2.3 框架剪力墙结构中剪力墙的布置要求  15
  1.3 框架剪力墙结构协同工作原理  15-16
  1.4 框架剪力墙结构的抗震分析与设计要求  16-18
    1.4.1 震灾及其破坏性分析  16-17
    1.4.2 建筑抗震设计的一般要求  17-18
  1.5 本论文所做的主要工作  18-20
第二章 结构非线性地震反应分析  20-30
  2.1 结构非线性分析的研究现状及发展  20-27
    2.1.1 静力弹塑性分析  20-22
    2.1.2 Pushover分析抗震性能评估思路  22-25
    2.1.3 动力时程分析  25-27
  2.2 结构弹塑性地震反应分析的计算模型  27-30
    2.2.1 剪力墙模型  27
    2.2.2 杆件单元模型  27-30
第三章 结构的抗震计算理论及论文所用程序介绍  30-42
  3.1 高层建筑结构的抗震计算理论  30-40
    3.1.1 反应谱方法  30-36
    3.1.2 弹塑性时程分析法  36-39
    3.1.3 静力弹塑性分析法(推覆分析)  39-40
  3.2 论文所用程序介绍  40-42
    3.2.1 弹塑性时程分析软件EPDA简介  40-41
    3.2.2 有限元软件ANSYS简介  41-42
第四章 框架剪力墙结构抗震性能的Pushover分析  42-66
  4.1 工程概况  42
  4.2 结构单元的选择与模型的创建  42-44
    4.2.1 结构单元  42-43
    4.2.2 结构模型创建  43-44
  4.3 结构模态分析  44-47
  4.4 水平地震作用下振型分解反应谱法分析  47-50
    4.4.1 反应谱方法的精确性  47-48
    4.4.2 X向单点响应谱结果分析  48
    4.4.3 Y向单点响应谱结果分析  48-50
  4.5 结构抗震性能的PUSHOVER分析  50-54
    4.5.1 结构四种加载模式介绍  50-52
    4.5.2 四种加载模式结果分析  52-54
  4.6 建立能力谱和需求谱  54-61
    4.6.1 建立能力谱曲线  54-57
    4.6.2 建立需求谱曲线  57
    4.6.3 需求谱折减  57-59
    4.6.4 确定结构性能点  59-61
  4.7 抗震性能评估  61-66
第五章 框架剪力墙在不同地震波作用下的弹塑性动力分析  66-82
  5.1 弹塑性动力分析法简介  66-67
    5.1.1 弹塑性动力分析的必要性  66
    5.1.2 弹塑性动力分析的局限性  66-67
  5.2 动力分析中地震波的选择  67-71
    5.2.1 选波的基本原则  67
    5.2.2 地震波类别  67-68
    5.2.3 地震波的选取方法  68-71
  5.3 恢复力曲线模型拐点处理  71
  5.4 弹塑性动力分析法步骤  71-72
  5.5 结构弹塑性动力计算结果  72-80
  5.6 计算结果分析  80-82
第六章 结论  82-86
参考文献  86-89
致谢  89-90
攻读学位期间发表的学术论文  90

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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 > 结构力学 > 结构动力学
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