基于能量的钢—混凝土组合框架抗震性能分析

论文摘要

近年来,能量分析方法在结构抗震设计中应用问题越来越被国内外工程届关注,被认为是今后抗震设计的发展方向之一。钢-混凝土组合框架由于自身良好的抗震优点,正被广泛应用到各类建筑中。但是目前国内外对钢-混凝土组合框架抗震性能研究非常少,基于能量研究钢-混凝土组合框架的抗震性能具有重要意义。针对钢-混凝土组合框架的应用和研究现状,本文主要进行如下研究工作:1)通过对已有钢-混凝土组合框架结构构件（梁、柱）荷载-位移滞回试验曲线的分析,建立可以用于钢-混凝土组合框架层模型地震能量分析所需的统一简化刚度退化三线型恢复力模型。2)借鉴其他类型结构基于能量的理论分析方法,建立组合框架单自由度体系、多自由度体系及组合框架体系能量分析理论和求解方法。基于组合框架多自由度体系能量分析理论,编制层模型能量计算程序,利用有限元计算方法,验证了本文提出的能量分析方法的可行性。3)基于分离模量理论建立组合框架有限元模型对组合框架进行能量计算。综合考虑地震动三要素和组合结构本身动力特性,分析得到组合框架在地震作用下总输入能、滞回耗能和阻尼耗能耗散规律及其在楼层间和构件间的耗散规律。4)从耗能能量方面对比分析两个刚度相似的组合框架和RC框架,探讨两者之间的耗能和抗震性能的差异。5)基于Park-Ang模型破坏准则,建立组合框架基于能量的抗震性能评价方法。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 选题的背景和意义
• 1.1.1 选题的背景
• 1.1.2 选题的意义
• 1.2 国内外的研究现状
• 1.2.1 钢—混凝土组合梁抗震性能研究现状
• 1.2.2 钢管混凝土组合柱抗震性能研究现状
• 1.2.3 钢—混凝土组合框架结构的抗震性能研究现状
• 1.2.4 基于能量结构抗震分析的发展和现状
• 1.3 研究内容的提出
• 1.4 本文的研究思路与内容
• 1.4.1 本文的研究意义、方法
• 1.4.2 本文研究的主要内容
• 第二章 钢—混凝土组合框架结构恢复力模型
• 2.1 引言
• 2.2 钢—混凝土组合梁恢复力模型
• 2.2.1 荷载—位移的骨架曲线模型
• 2.2.2 荷载—位移滞回规则
• 2.3 钢—混凝土组合柱恢复力模型
• 2.4 钢—混凝土组合框架统一恢复力模型
• 2.5 本章小结
• 第三章 钢—混凝土组合框架结构基于能量的地震反应分析理论
• 3.1 引言
• 3.2 能量定义及方程求解
• 3.2.1 能量的定义
• 3.2.2 能量方程求解
• 3.3 组合框架单自由度体系能量地震反应分析
• 3.3.1 能量增量理论
• 3.3.2 单自由度体系的能量地震分析
• 3.4 组合框架多自由度体系能量地震反应分析
• 3.4.1 结构的动力学分析模型
• 3.4.2 质量矩阵和阻尼矩阵
• 3.4.3 弹塑性地震反应程序设计
• 3.4.4 多自由度结构能量反应的计算流程图
• 3.4.5 多自由度体系的能量分析
• 3.5 钢—混凝土组合结构能量地震反应分析
• 3.6 钢—混凝土组合框架能量分析方法与有限元分析方法对比
• 3.7 本章小节
• 第四章 地震作用下组合框架结构能量分配规律分析
• 4.1 引言
• 4.2 地震波的选用
• 4.3 钢—混凝土组合框架有限元计算模型
• 4.3.1 材料本构模型
• 4.3.2 单元类型选取
• 4.3.3 模型建立
• 4.4 钢—混凝土组合框架总输入能量分配规律
• 4.4.1 阻尼比对阻尼耗能和滞回耗能分配规律的影响
• 4.4.2 地震动峰值对阻尼耗能和滞回耗能分配规律的影响
• 4.4.3 频谱对阻尼耗能和滞回耗能分配规律的影响
• 4.5 钢—混凝土组合框架楼层层间能量分配分析
• 4.5.1 阻尼比对阻尼耗能和滞回耗能在层间分配规律的影响
• 4.5.2 地震动峰值对阻尼耗能和滞回耗能在层间分配规律的影响
• 4.5.3 地震动频谱对对阻尼耗能和滞回耗能在层间分配规律的影响
• 4.5.4 地震动持时对阻尼耗能和滞回耗能在层间分配规律的影响
• 4.6 钢—混凝土组合框架中柱、梁板间能量分配规律
• 4.6.1 阻尼比对阻尼耗能和滞回耗能在柱、梁板间分配规律的影响
• 4.6.2 地震动峰值对阻尼耗能和滞回耗能在柱、梁板间分配规律的影响
• 4.6.3 地震动频谱对阻尼耗能和滞回耗能在柱、梁板间分配规律的影响
• 4.6.4 地震动持时对阻尼耗能和滞回耗能在柱、梁板间分配规律的影响
• 4.7 本章小结
• 第五章 钢—混凝土组合框架抗震性能评价
• 5.1 引言
• 5.2 RC框架与钢—混凝土组合框架抗震性能对比分析
• 5.2.1 位移、速度、加速度比较
• 5.2.2 滞回曲线与滞回耗能比较
• 5.3 钢—混凝土组合框架抗震性能评价
• 5.4 基于能量的钢—混凝土组合框架抗震性能评价方法
• 5.4.1 评价方法
• 5.4.2 算例
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 存在的问题及前景展望
• 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
• 一、参与科研项目
• 二、发表论文