Pushover静力弹塑性分析方法在多层排架结构工业厂房中的应用

论文摘要

随着经济的发展,单层工业厂房已经远不能满足建设和生产的要求,渐渐出现了大量多层甚至是高层工业厂房。多层工业厂房一般不采用排架结构,但目前苏南地区出现了大量的多层排架结构厂房,这种结构中间层楼板采用双T型板,屋顶屋面板采用马鞍板。目前,国内外对单层排架结构的抗震性能研究已有较长历史,然而对这类多层排架结构的抗震性能研究却很少。对该结构体系所应采用的计算方法、力学模型以及弹塑性分析方法等理论研究都还是处于起步阶段,这就出现了对该结构的理论研究远落后实际工程的情况,所以对多层排架结构工业厂房在罕遇地震作用下的弹塑性反应研究具有重要的现实意义。本文以静力弹塑性分析方法（Pushover Analysis）为工具,研究多层排架结构的抗震性能。主要内容有：对多层排架结构进行力学模型的简化,计算其整体刚度矩阵及内力；介绍了静力弹塑性分析方法的基本原理和步骤,及常用的计算静力弹塑性分析中两个重要因素：目标位移和侧向加载方式的方法,提出本文采用的侧向加载方式和计算目标位移方法；通过编制MATALB程序,采用Wilson-θ数值计算方法进行静力弹塑性分析,得出多层排架结构的层间位移和塑性铰出现位置和顺序等结果；探讨双T板与纵梁的相对位移及作为第一道抗震防线框架沿纵向的最大间距；对与多层排架结构相仿框架结构进行同样的pushover静力弹塑性分析,比较二者的抗震性能指标,从而对多层排架结构的设计和施工提出建议。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 单层和多层工业厂房结构抗震性能研究现状
• 1.3 目前对结构进行弹塑性分析的主要方法
• 1.3.1 弹塑性动力时程分析方法
• 1.3.2 弹塑性位移反应简化计算方法
• 1.3.3 静力弹塑性有限元分析法
• 1.3.4 基于位移的静力弹塑性分析法（Pushover Analysis）
• 1.4 静力弹塑性分析方法的发展及现状
• 1.4.1 Pushover静力弹塑性分析法的优点
• 1.4.2 Pushover静力弹塑性分析法的缺点
• 1.5 静力弹塑性分析在多层排架结构中的应用
• 1.6 本文研究的主要内容
• 2 多层排架结构力学模型
• 2.1 钢筋混凝土整体结构分析模型
• 2.1.1 层模型
• 2.1.2 杆系模型
• 2.1.3 杆系-层模型
• 2.2 分布质量离散为集中质点
• 2.3 本文采用的多层排架结构简化模型
• 2.4 多层排架结构各个单元刚度分析
• 2.4.1 杆单元转角位移方程
• 2.4.2 杆单元刚度矩阵
• 2.4.3 弹簧单元刚度矩阵
• 2.5 多层排架结构整体刚度矩阵
• 2.5.1 多层排架结构单元编码和广义位移编码
• 2.5.2 单层单跨排架结构整体刚度矩阵的组建
• 2.5.3 多层排架结构的侧移刚度矩阵
• 2.6 多层排架结构内力计算
• 2.6.1 广义位移计算
• 2.6.2 水平位移计算
• 2.6.3 多层排架柱各杆件及弹簧内力计算
• 2.7 质量矩阵和阻尼矩阵计算
• 2.7.1 质量矩阵计算
• 2.7.2 阻尼矩阵计算
• 2.8 本章小结
• 3 静力弹塑性（Pushover）分析方法
• 3.1 静力弹塑性（pushover）分析方法的基本原理
• 3.2 静力弹塑性（pushover）分析方法的基本步骤
• 3.3 目标位移
• 3.3.1 目标位移的计算步骤
• 3.3.2 多自由度体系转化为单自由度体系
• 3.3.3 几种常用的求目标位移的方法
• 3.4 侧向加载方式
• 3.5 本章小结
• 4 多层排架工业厂房静力弹塑性分析
• 4.1 Wilson-θ数值计算法
• 4.2 本文采用的目标位移求法
• 4.2.1 单自由度弹塑性时程分析的恢复力曲线
• 4.2.2 弹塑性时程分析的恢复力曲线拐点处理
• 4.2.3 静力推覆中结构构件恢复力曲线
• 4.3 本文采用的侧向加载方式
• 4.4 MATLAB简介
• 4.4 本章小结
• 5 工程实例分析
• 5.1 多层排架结构工程实例
• 5.1.1 模型简化与建立
• 5.1.2 设计参数
• 5.1.3 计算过程
• 5.1.4 结果分析
• 5.2 多层框架结构工程实例
• 5.2.1 与多层排架结构相仿的框架结构模型简化和建立
• 5.2.2 与多层排架结构相仿的框架结构模型结果分析
• 5.3 多层排架结构与框架结构性能比较
• 6 结论及展望
• 6.1 结论
• 6.2 后续工作的展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录