巨型框架结构的静力与动力弹塑性分析对比研究

论文摘要

巨型框架结构是近年来在我国迅速发展的一种新型结构体系,对于巨型框架结构抗震性能的研究是一项很重要的内容,既具有理论价值,又具有工程价值。本文首先介绍了国内外静力和动力弹塑性分析方法的研究现状,并总结了静力和动力弹塑性分析方法的优点和不足之处。其次论述了静力弹塑性分析方法的基本原理,并对几种典型的静力弹塑性分析方法进行了论述和比较。本文利用SAP2000分析设计软件对一幢21层方钢管混凝土柱-钢梁巨型框架进行pushover分析,通过在梁、柱两端设立塑性铰来模拟塑性变形,采用3种水平加载方式：均匀分布,倒三角分布,振型分布,用位移控制法进行加载分析。得到了基底剪力-顶点位移曲线、结构达到性能点时的层间位移角、层间剪力和塑性铰发展图,从而发现结构的薄弱部位及破坏情况,对其抗震性能进行评估。本文重点介绍了加州伯克利大学Chopra教授提出的考虑高阶振型的模态pushover分析方法（MPA）,并结合能力谱方法对其进行了改进,考虑高阶振型的影响,使其分析结果更接近结构在大震作用下的实际性能。最后,选取了两种天然地震波对算例进行了动力弹塑性时程分析,通过与改进的模态pushover分析结果进行比较,可知两种分析结果基本相符,算例分析表明改进的模态pushover分析方法可以有效考虑高阶振型的影响。确定的各性能目标比均匀分布和倒三角分布的pushover方法确定的性能目标更可靠。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 巨型框架结构
• 1.2.1 巨型框架结构的定义
• 1.2.2 巨型框架结构的优点
• 1.2.3 巨型框架结构的发展概况
• 1.3 静力弹塑性分析方法
• 1.3.1 静力弹塑性分析方法的国内外研究现状
• 1.3.2 静力弹塑性分析方法的优点
• 1.3.3 静力弹塑性分析方法的不足
• 1.4 动力弹塑性时程分析方法
• 1.4.1 动力弹塑性时程分析方法的国内外研究现状
• 1.4.2 动力弹塑性时程分析方法的优点
• 1.4.3 动力弹塑性时程分析方法的不足
• 1.5 本文主要研究工作
• 第二章 静力弹塑性分析方法
• 2.1 概述
• 2.1.1 静力弹塑性分析方法的基本原理
• 2.1.2 静力弹塑性分析方法的基本假定
• 2.1.3 静力弹塑性分析方法的基本步骤
• 2.2 静力弹塑性分析方法的理论和相应公式的推导
• 2.2.1 等效单自由度体系的建立
• 2.2.2 目标位移的确定
• 2.3 典型静力弹塑性分析方法
• 2.3.1 等位移系数法（NSP）
• 2.3.2 能力谱方法（ATC-40）
• 2.3.3 N2方法
• 2.4 水平侧向力加载模式
• 2.4.1 倒三角分布模式
• 2.4.2 均匀分布模式
• 2.4.3 指数分布模式
• 2.4.4 振型分布模式
• 2.5 改进的模态PUSHOVER分析方法
• 2.5.1 模态pushover分析方法
• 2.5.2 改进的模态pushover分析方法
• 2.6 算例分析
• 2.6.1 结构模型
• 2.6.2 结构反应分析
• 2.7 本章小结
• 第三章 动力弹塑性时程分析方法
• 3.1 概述
• 3.1.1 动力弹塑性时程分析方法的基本原理
• 3.1.2 动力弹塑性时程分析方法的基本假定
• 3.1.3 动力弹塑性时程分析方法的基本步骤
• 3.2 地震波的选择
• 3.3 振动模型的选择
• 3.4 恢复力特性
• 3.5 结构振动方程的建立
• 3.6 结构振动方程的求解方法
• 3.6.1 振型积分法
• 3.6.2 直接积分法
• 3.7 算例分析
• 3.7.1 振型积分法
• 3.7.2 直接积分法
• 3.8 静力与动力弹塑性分析对比
• 3.9 本章小结
• 第四章 结论与展望
• 4.1 结论
• 4.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间参与科研及发表论文情况