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基于性能的多高层混凝土建筑结构非线性地震反应分析方法的研究

作　者: 王锐
导　师: 汪梦甫
学　校: 湖南大学
专　业: 结构工程
关键词: Pushover分析 基于性能的抗震设计 加载方式 基于力的Pushover分析 基于位移的Pushover分析 地震损伤评估 结构空间分析
分类号: TU973.31
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
下　载: 397次
引　用: 6次
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内容摘要


许多结构在地震作用下的破坏已经暴露出现行抗震设计规范的不足,要想对结构的抗震性能作出一个比较准确的了解就需要新的观念和新的方法。因此人们提出了基于性能的抗震设计思想。以使所设计的建筑物在一定的地震作用下不发生破坏,同时避免在大震作用下发生倒塌。Pushover分析方法(基于力或位移)是实现基于性能的设计主要途径。本文在前人研究的基础上,进一步发展了框架结构的非线性地震反应分析方法,研究了一些具有广阔应用前景的非线性静力弹塑性分析方法,还对损伤指数的实用性作了进一步的探讨,并编制了相应的程序。本文的研究内容分为以下四个部分: 第一部分采用三种变位移的循环往复的加载方式和五种侧向荷载分布形式来对结构在不同的地面运动下进行了循环加载的Pushover分析,并将其结果与结构采用单向加载的Pushover分析方法和时程分析方法作用下的结果进行了比较。分析结果表明对结构采用循环加载的Pushover分析方法能更准确合理的反映实际地震作用对结构的影响。同时,当结构的层数比较高时,结构在不同的侧向荷载分布模式下的分析结果会有很大的差别。第二部分对两个框架剪力墙结构使用直接基于位移和适应性基于位移的Pushover方法进行了抗震设计,将结构的分析结果与基于力的Pushover方法及时程分析方法的结果进行对比,分析表明,采用基于位移的Pushover方法能够较为准确的对结构的抗震性能作出评估,且不受高阶振型的影响。第三部分对结构在地震作用下的损伤性能进行评估。本文首先对现有的损伤评估模型作了一个归纳,然后对一框架剪力墙结构进行了循环加载及单方向加载的Pushover分析和时程分析,以此为基础,对各种地震损伤评估模型评估该结构损伤性能的合理性做了比较与探讨,以寻找一种实用性较强的损伤评估方法。第四部分本文使用通用有限元程序SAP2000来对两个框架结构和一个框架剪力墙结构进行空间和平面的Pushover分析,并将空间Pushover分析结果与平面Pushover分析结果进行对比,分析结果表明,平面Pushover分析方法能够较安全的对规则结构的抗震性能作出评估。

全文目录


摘要  8-9
Abstract  9-11
第1章 绪论  11-22
  1．1 结构抗震设计思想的发展  11-12
  1．2 基于性能的抗震设计的研究背景、研究概况及研究内容  12-15
  1．3 基于位移的抗震设计思想  15-17
  1．4 非线性地震反应分析方法的发展  17-19
  1．5 结构地震损伤性能评估  19-21
  1．6 本文研究的内容  21-22
第2章 结构构件非线性地震反应分析的模型与原理  22-41
  2．1 结构构件非线性地震反应分析模型  22-25
    2．1．1 结构平面非线性地震反应分析模型  22-25
    2．1．2 结构空间非线性地震反应分析模型  25
  2．2 平面构件单元恢复力模型  25-30
    2．2．1 杆单元恢复力模型  26-29
    2．2．2 剪力墙恢复力曲线特征点的确定  29-30
  2．3 空间构件单元恢复力模型  30-31
  2．4 Pushover 分析方法的基本原理  31-36
    2．4．1 基于力的 Pushover 分析方法  31-32
    2．4．2 基于位移的 Pushover 分析方法  32
    2．4．3 基于能力的 Pushover 分析方法  32-33
    2．4．4 目标位移的确定  33-36
    2．4．5 Pushover 分析方法的缺陷  36
  2．5 动力时程分析方法的基本原理  36-38
    2．5．1 地震波的选择  37-38
    2．5．2 质量矩阵和阻尼矩阵  38
  2．6 增量动力平衡方程及抗侧刚度矩阵的计算  38-39
  2．7 P-Δ效应  39-40
  2．8 Pushover 分析方法与时程分析方法的比较  40-41
第3章 循环加载的基于力的平面静力弹塑性分析方法  41-65
  3．1 基于力的 Pushover 分析方法  41-45
    3．1．1 能力谱法  41-43
    3．1．2 等效位移系数法  43
    3．1．3 适应谱法  43-45
    3．1．4 N2 方法  45
  3．2 循环往复的加载方式  45
  3．3 侧向荷载的分布形式  45-47
  3．4 循环加载的 Pushover 分析方法的实施步骤  47-48
  3．5 程序分析  48
  3．6 算例分析  48-64
    3．6．1 结构一(六层不规则框架结构)  49-55
    3．6．2 结构二(十五层框架剪力墙结构)  55-64
  3．7 本章小节  64-65
第4章 基于位移的平面静力弹塑性分析方法  65-76
  4．1 基于位移的 Pushover 分析方法  65-69
    4．1．1 特征延性系数谱Pushover 的方法  65-66
    4．1．2 直接基于位移的Pushover 方法  66-69
    4．1．3 适应性基于位移的Pushover 方法  69
  4．2 基于位移的 Pushover 分析方法的实施步骤  69-70
  4．3 程序分析  70
  4．4 算例分析  70-75
    4．4．1 结构一(十五层框架剪力墙结构)  70-73
    4．4．2 结构二(七层框架剪力墙结构)  73-75
  4．5 本章小节  75-76
第5章 地震作用下结构的损伤性能评估  76-92
  5．1 损伤指数的求解  76-83
  5．2 本文对结构损伤评估所采用的方法  83-84
  5．3 算例分析  84-91
    5．3．1 时程分析方法作用下结构的损伤性能评估  85-87
    5．3．2 Pushover 分析方法作用下结构的损伤性能评估  87-91
  5．4 本章小节  91-92
第6章 结构平面空间静力弹塑性分析方法的比研究  92-100
  6．1 使用SAP2000 对结构进行空间 Pushover 分析  92-94
    6．1．1 荷载控制及结构目标位移的确定  92-93
    6．1．2 结构侧向荷载及工况  93
    6．1．3 塑性铰的定义  93
    6．1．4 构件单元的划分  93-94
  6．2 算例分析  94-99
    6．2．1 结构一(六层框架结构)  94-95
    6．2．2 结构二(十二层框架结构)  95-97
    6．2．3 结构三(八层框架剪力墙结构)  97-99
  6．3 本章小节  99-100
结论  100-102
参考文献  102-107
致谢  107-108
附录 A(攻读学位期间所发表的学术论文目录)  108

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 高层建筑 > 高层建筑结构 > 各种结构设计 > 抗震设计
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