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高层框架—剪力墙结构基于性能的抗震研究

作　者: 陈晓祥
导　师: 于敬海
学　校: 天津大学
专　业: 结构工程
关键词: 高层框架-剪力墙基于性能抗震设计能力谱法分析对比
分类号: TU398.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

经历100多年的工程实践,工程设计人员逐渐认识到现行设计方法的局限性,并在此基础上提出了基于性能的抗震设计方法。基于性能的抗震设计方法是抗震设计理念上的一次变革,涉及结构抗震设计的各个方面,其在满足社会多种设防需求、发挥结构工程师的主动性、采用新结构形式、新材料和新技术等方面有着重大意义。基于性能的抗震设计方法的研究目前尚未成熟,本文旨在将基于性能的抗震设计方法引入高层建筑设计中,并就能力谱法在高层框架-剪力墙结构中的应用中的具体问题进行研究。本文在总结前人理论研究成果的基础上,对高层框架-剪力墙结构基于能力谱法的抗震设计关键问题进行研究,提出了pushover分析方法的改进方法,并给出了能力谱和需求谱求解的具体方法和性能点的确定方法;利用PERFORM-3D有限元分析软件对高层框架-剪力墙结构实例实现了基于能力谱法的抗震设计分析,通过对结构进行推覆分析,得出结构的性能点;对性能点的合理性进行了分析,并对采用FEMA356推荐的目标位移法计算结构的目标位移,将计算出来的目标位移和性能点对应的目标位移进行对比,结果基本满足工程需要。采用MIDAS Gen对实例进行了分析,得出相应的性能点,并将结果与PERFORM-3D结果进行了分析对比,结果基本满足工程需要;在PERFORM-3D有限元分析软件对高层框架-剪力墙结构实例进行基于能力谱法的抗震设计分析同时考虑高阶振型的影响,并对高阶振型的影响程度进行了分析,结果表明若不考虑高阶振型的影响,将使得结构分析偏于保守。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章绪论  7-14
  1.1 引言  7-8
  1.2 基于性能抗震设计理论的提出  8-10
    1.2.1 结构震害总结  8
    1.2.2 我国现行规范的不足  8-9
    1.2.3 基于性能抗震设计理论的出现  9-10
  1.3 基于性能的抗震设计理论  10-12
    1.3.1 地震设防水准  10-11
    1.3.2 结构抗震性能目标  11
    1.3.3 结构抗震基于性能的设计方法  11-12
  1.4 基于性能抗震设计方法的国内外研究现状  12-13
  1.5 本文的主要工作和研究意义  13-14
第二章高层框架-剪力墙结构基于性能的抗震设计  14-22
  2.1 高层框架-剪力墙结构的抗震性能目标  14-16
    2.1.1 高层框架-剪力墙结构的抗震性能水准  14-15
    2.1.2 高层框架-剪力墙结构的抗震性能目标  15-16
  2.2 高层框架-剪力墙性能水准实施的基本准则  16-17
  2.3 基于性能的抗震设计方法  17-22
    2.3.1 基于结构损伤性能的设计方法  17
    2.3.2 基于能量的抗震设计方法  17-18
    2.3.3 基于投资—效益准则的抗震优化理论  18-19
    2.3.4 基于位移的抗震设计方法  19-20
    2.3.5 各个方法的对比  20-22
第三章高层框架-剪力墙结构基于能力谱法的抗震设计  22-30
  3.1 引言  22
  3.2 高层框架-剪力墙结构基于能力谱法的抗震设计  22-25
    3.2.1 能力谱法发展现状  22-23
    3.2.2 能力谱法的理论基础  23-24
    3.2.3 高层框架-剪力墙结构基于能力谱法的抗震设计主要步骤  24-25
  3.3 高层框架-剪力墙结构基于能力谱法的抗震设计关键点讨论  25-30
    3.3.1 能力谱法与静力推覆方法的改进  25-27
    3.3.2 能力谱与需求谱的求解  27-29
    3.3.3 性能点的确定  29-30
第四章高层框架-剪力墙结构基于能力谱法抗震实例分析  30-68
  4.1 模型基本参数  30-32
  4.2 实例分析软件介绍及单元模拟  32-41
    4.2.1 分析软件介绍  32-33
    4.2.2 混凝土本构模型  33-35
    4.2.3 钢筋本构模型  35
    4.2.4 梁、柱单元模拟  35-37
    4.2.5 剪力墙单元模拟  37-41
  4.3 高层框架-剪力墙结构基于能力谱法分析  41-68
    4.3.1 侧向荷载加载模式  41-42
    4.3.2 实例模型模态分析  42-46
    4.3.3 实例模型能力谱法的实现  46-57
    4.3.4 PERFORM-3D 目标位移与FEMA 356 目标位移法结果分析  57-58
    4.3.5 PERFORM-3D 与MIDAS Gen 分析结果比较分析  58-60
    4.3.6 PERFORM-3D 分析中高阶振型的影响分析  60-64
    4.3.7 PERFORM-3D 分析中结构塑性铰出现的规律  64-68
第五章结论与展望  68-70
  5.1 本文主要结论  68-69
  5.2 后续工作展望  69-70
参考文献  70-73
发表论文和科研情况说明  73-74
致谢  74

高层框架—剪力墙结构基于性能的抗震研究

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