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中欧风荷载、地震作用、荷载效应组合的对比研究及欧洲规范版SATWE软件开发

作　者: 薛颖亮
导　师: 李云贵
学　校: 中国建筑科学研究院
专　业: 结构工程
关键词: 风荷载 风振 抗震设计 反应谱 性能系数 荷载组合
分类号: TU312.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


本论文比较研究的主要对象是：我国GB 50009-2001建筑结构荷载规范、GB 50011-2001建筑抗震设计规范和欧洲EN1990、EN1991-1-4和EN1998-1规范。论文的目标是依托现有的软件平台,开发编制欧洲规范风荷载和地震作用的计算分析模块,为SATWE软件推出面向欧洲用户的欧洲规范版本作前期准备工作。作者深入了解和研究欧洲规范中的相关内容和计算流程,并对中欧规范中使用的参数建立对应关系,然后对工程算例数值结果进行比较分析。本文的主要工作和成绩有：1)风荷载方面,主要对地面粗糙度划分、基本风速(风压)、结构形状系数和考虑顺风向风振的动力影响进行了比较,绘制了按粗糙度划分的中欧规范风剖面比较图等曲线,得到了中欧规范风荷载沿高度分布的规律趋势。在模型简化中,欧洲规范使用基准高度的动力特性代表了整个建筑结构沿高度分布的性质,但在结构形状系数方面欧洲规范的划分和计算方法则更加详细。2)地震作用方面,本文在结构规则性要求、重要性分类、设防目标、场地类别、地震区划、反应谱和地震计算等方面做了对比分析,并绘制了对应场地上中欧抗震设计规范反应谱比较的曲线。中欧规范都主要是以反应谱理论为基础的,其中欧洲规范是在基准地震水准上进行结构抗震设计,并用性能系数按照结构不同的延性性能进行折减。中国规范中引入了“频遇地震”概念,按小震设计承载力,增加抗震措施以满足基本的抗震设防目标。经过计算分析可以初步判断当性能系数取为3的时候,中欧规范计算得到的地震作用水平是基本相当的。3)对中欧规范的荷载标准值取值,组合值、频遇值和准永久值系数,分项系数取值以及组合表达式进行了对比分析。欧洲规范中分项系数考虑计算模型不确定性的方法可以借鉴。中欧规范中荷载效应组合的方法都是在相同的可靠度理论基础上发展而来的,并主要是在长期的经验中总结修正得到组合系数值。除有地震参与的组合中欧规范的规定差别比较大以外,其余各项组合表达式基本-致。4)对实际工程算例进行计算分析,绘制了风荷载和地震作用计算结果比较曲线。其中中欧规范风荷载计算结果相差较大。而地震作用方面,在建筑物的底部和顶部两规范计算结果接近,在建筑物中间部分欧洲规范计算结果较大。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-13
第1章 绪论  13-19
  1.1 论文背景  13-17
    1.1.1 欧洲规范的诞生和发展  13-14
    1.1.2 欧洲地区风暴和地震发生情况  14-17
  1.2 CAD软件的发展  17-18
  1.3 本文的主要研究工作和目的  18-19
第2章 风荷载计算软件开发与对比研究  19-45
  2.1 概述  19-20
  2.2 中国建筑结构荷载规范中有关风作用的规定及程序实现  20-28
    2.2.1 风荷载计算方法  20-21
    2.2.2 影响w_к的主要参数  21-26
    2.2.3 软件实现流程  26-28
  2.3 欧洲建筑结构荷载规范中有关风作用的规定及程序实现  28-39
    2.3.1 风荷载计算方法  28-29
    2.3.2 影响F_w的主要参数  29-37
    2.3.3 软件实现流程  37-39
  2.4 中欧风荷载规范比较  39-42
    2.4.1 地面粗糙度的划分  39-40
    2.4.2 基本风速(风压)的规定  40-41
    2.4.3 形状系数  41
    2.4.4 顺风向风振动力影响  41-42
  2.5 算例比较  42-43
  2.6 本章小结  43-45
第3章 地震作用计算软件开发与对比研究  45-78
  3.1 概述  45-47
    3.1.1 地震的产生与危害  45-46
    3.1.2 抗震设计理论的发展  46-47
  3.2 中国规范有关地震作用计算规定及程序实现  47-57
    3.2.1 地震作用计算方法  47-53
    3.2.2 地震作用效应调整  53-56
    3.2.3 软件实现流程  56-57
  3.3 欧洲规范有关地震作用计算规定及程序实现  57-66
    3.3.1 地震作用计算方法  57-65
    3.3.2 地震作用效应调整  65-66
    3.3.3 软件实现流程  66
  3.4 中欧抗震设计规范比较  66-75
    3.4.1 结构规则性要求比较  66-67
    3.4.2 结构重要性分类比较  67-68
    3.4.3 设防目标比较  68-69
    3.4.4 场地类别比较  69-70
    3.4.5 地震区划比较  70-71
    3.4.6 反应谱比较  71-74
    3.4.7 地震计算的比较  74-75
  3.5 算例比较  75-76
  3.6 本章小结  76-78
第4章 荷载效应组合的对比研究  78-94
  4.1 概述  78-79
  4.2 中国荷载规范有关荷载效应组合的规定  79-83
    4.2.1 承载能力极限状态  79-82
    4.2.2 正常使用极限状态  82
    4.2.3 建筑结构常用组合  82-83
  4.3 欧洲规范有关荷载效应组合的规定  83-88
    4.3.1 承载能力极限状态  83-85
    4.3.2 正常使用极限状态  85-86
    4.3.3 建筑结构常用组合  86-88
  4.4 中欧规范比较  88-92
    4.4.1 荷载及组合值、频遇值、准永久值系数比较  88-89
    4.4.2 分项系数比较  89
    4.4.3 表达式及组合各项系数比较  89-92
  4.5 本章小结  92-94
第5章 工程应用  94-101
  5.1 工程概况  94
  5.2 风荷载计算结果  94-97
  5.3 地震作用计算结果  97-99
  5.4 本章小结  99-101
第6章 结论与展望  101-103
  6.1 结论  101-102
  6.2 展望  102-103
参考文献  103-105
致谢  105

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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 > 结构荷载与结构承载力 > 结构荷载分析
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