桩筏基础与不同钢框架形式共同作用抗震性能的研究

论文摘要

近年来，随着高层房屋建筑结构的大量兴建和计算机仿真技术的飞速发展，国内外对上部结构与地基基础共同作用的影响进行了一定的试验和数值研究，但是由于问题本身的复杂性，对于地震作用下的动力相互作用还缺少更深入的分析和研究。本文运用动力有限元分析方法，引入桩筏基础和粘弹性人工边界，建立了合理的有限元模型来模拟地基基础与上部结构的相互作用，并实现了地震波在土体模型人工边界的透射。对一12层钢框架结构的三维有限元模型进行了模态分析和常遇地震下的弹性时程分析，与柱脚刚接情况下的上部结构分析结果和设计中常用的振型分解反应谱法的计算结果进行了比较，得出了考虑共同作用下对上部结构动力性能如周期、振型、位移、内力等的影响。然后对考虑上部结构与地基基础共同作用情况下，四种用钢量相同但布置方式有所差别的支撑布置方案对上部结构整体抗震性能的影响进行了分析和比较，探讨了支撑布置的影响规律。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 高层建筑的发展及其抗震分析现状
• 1.2 国内外关于结构与地基基础共同作用研究概述
• 1.3 结构与地基基础共同作用研究方法
• 1.4 本文的主要工作
• 第2章 土-结构共同作用下地震反应有限元分析基本理论
• 2.1 多自由度体系时程分析法简述
• 2.1.1 Newmark-β法
• 2.1.2 Wilson-θ法
• 2.2 高层建筑上部结构振动模型
• 2.2.1 层模型
• 2.2.2 杆模型
• 2.2.3 杆系-层模型
• 2.3 土体的本构模型
• 2.3.1 Mohr-Coulomb屈服准则
• 2.3.2 Drucker-Prager屈服准则
• 2.4 关于透射人工边界问题
• 2.4.1 波在界面上的传播特性
• 2.4.2 人工边界条件
• 第3章 结构动力分析在ANSYS中的实现
• 3.1 ANSYS简介
• 3.2 本课题中使用到的单元
• 3.3 动力分析中的阻尼
• 3.4 输入地震波的选择
• 第4章 钢框架结构与地基基础共同作用时程分析
• 4.1 工程概述
• 4.2 结构模态分析结果比较
• 4.3 结构动力时程分析
• 4.3.1 地震波的选取与输入
• 4.3.2 用ANSYS进行结构动力时程分析
• 4.4 时程分析结果及分析
• 4.4.1 关键点时程位移结果
• 4.4.2 上部结构内力值比较
• 4.5 结论
• 第5章 考虑共同作用情况下，不同钢框架-支撑形式抗震性能的比较
• 5.1 概述
• 5.2 支撑布置方式
• 5.3 结构模态分析结果析比较
• 5.4 时程分析结果分析及比较
• 5.4.1 方案A时程分析结果及无支撑框架结构相比较
• 5.4.2 方案B、方案C及方案D时程分析
• 5.4.3 上部结构内力值结果分析及比较
• 5.5 结论
• 第6章 总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 展望
• 附录A 柱脚固接时，加支撑使上部结构顶层最大位移值变大的说明
• 参考文献
• 致谢
• 在读期间发表的学术论文