弹塑性分析在超高层结构设计中的应用

论文摘要

随着我国经济的快速发展,各地超高层建筑建设得越来越多。目前,我国超高层建筑工程的建设规模已位居世界前列。超高层建筑体型优美,同时能为人们提供舒适办公和生活环境。由于其层数多,使用面积大,容纳人数较多,如何评估和保证其在地震作用下的可靠性显得尤为重要。基于超高层结构的设计和研究,本论文中对广州珠江新城某超高层结构在罕遇地震作用下的结构设计进行了研究和分析。目前在罕遇地震作用下,对于高层结构有两种实用的弹塑性分析方法:静力弹塑性分析法（push-over analysis）和动力弹塑性分析法（dynamic nonlinear analysis）。静力弹塑性分析法在国内外研究较多,该方法既避免了非线性动力时程分析的繁琐,又兼顾了构件的弹塑性性能,对由低阶振型影响为主的结构具有一定的准确性。而动力弹塑性分析法考虑了结构抗震能力的随机性和不确定性等因素,能较合理地确定结构在特定强度地震作用下的结构反应和破坏情况,从而对结构在罕遇地震作用下的抗震性能作出评估。本论文中首先论述了静力弹塑性分析法和动力弹塑性分析法的发展和国内外研究现状,分别介绍了两者的理论基础、实现步骤、适用范围和发展前景,同时讨论了静力弹塑性分析法和动力弹塑性分析法各自的优点及所面临的一些问题;接着介绍了几种具有代表性的构件弹塑性分析模型和弹塑性分析计算方法。最后,以广州珠江新城某超高层结构为例,分别采用静力弹塑性分析法和动力弹塑性分析法计算该超高层结构的地震反应,比较了该结构在静力弹塑性分析法和动力弹塑性分析法下的层间剪力、楼层基底倾覆弯矩、结构整体位移与层间位移,以及塑性铰的分布和发展,为结构设计采取合理的抗震措施提供依据,保证结构设计能满足使用和安全要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 结构抗震分析方法的演变
• 1.3 静力弹塑性分析（pushover）方法
• 1.4 弹塑性动力时程分析方法
• 1.5 本文研究的主要内容
• 第二章 静力弹塑性分析法
• 2.1 概述
• 2.2 静力弹塑性分析的基本原理
• 2.3 静力弹塑性分析法的实施步骤
• 2.4 静力弹塑性分析目标位移的确定
• 2.4.1 位移影响系数法
• 2.4.2 能力谱法
• 2.5 水平加载模式
• 2.5.1 均匀分布加载模式
• 2.5.2 倒三角分布加载模式
• 2.5.3 适应性荷载分布模式
• 2.6 结构构件单元介绍
• 2.7 本章小结
• 第三章 弹塑性动力时程分析法
• 3.1 概述
• 3.2 弹塑性动力时程分析的基本原理
• 3.2.1 弹塑性模型
• 3.2.2 动力方程的积分方法
• 3.3 弹塑性动力时程分析的基本过程
• 3.4 弹塑性动力时程分析的关键问题
• 3.5 本章小结
• 第四章 常遇和偶遇地震作用下的结构分析
• 4.1 工程简介
• 4.1.1 工程概况
• 4.1.2 结构布置
• 4.1.3 结构抗侧力体系
• 4.1.4 结构超限类型和程度
• 4.2 地震作用取值和抗震设防目标
• 4.2.1 地震作用取值
• 4.2.2 抗震等级及主要结构构造措施
• 4.2.3 基于性能的抗震设防目标
• 4.3 常遇地震作用下的结构分析
• 4.3.1 弹性整体计算
• 4.3.1.1 分析软件、计算模型及参数
• 4.3.1.2 主要计算结果及分析
• 4.3.2 弹性时程分析
• 4.3.2.1 分析软件及参数选取
• 4.3.2.2 弹性时程分析结果
• 4.4 偶遇地震作用下的结构分析
• 4.4.1 分析软件、计算模型及参数
• 4.4.2 分析结果
• 4.4.2.1 层间剪力与层基底倾覆弯矩
• 4.4.2.2 整体位移与层间位移
• 4.4.2.3 楼板应力分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 罕遇地震作用下结构的弹塑性分析
• 5.1 概述
• 5.2 静力弹塑性分析
• 5.2.1 分析目的及方法简介
• 5.2.2 分析结果
• 5.3 动力弹塑性时程分析
• 5.3.1 分析目的
• 5.3.2 分析软件、计算模型及参数
• 5.3.3 整体计算结果
• 5.3.4 关键构件的抗震性能分析
• 5.3.4.1 框支柱
• 5.3.4.2 转换梁
• 5.3.4.3 底部加强区剪力墙
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果
• 致谢