屈服柱节点柱梁强度比对框架结构抗震性能的影响

论文摘要

2011年日本东北部海域发生M=9.0级特大地震，此次地震为有记载以来，袭击日本最大的的地震。此次地震及引发的海啸造成的人员伤亡和经济损失。然而钢管混凝土结构在此次地震中表现出优越的抗震性能。钢管混凝土组合结构，由于它完美的抗震性能，出色的经济性能，广泛应用于高层建筑中。虽然很多学者研究独立构件的力学性能，但很少有人研究其结构的整体性能。框架结构，在设计时必须满足强柱弱梁的要求。由于钢管混凝土柱在屈服后，柱子的承载力不会降低。本文提出一种新型柱铰屈服机制，它允许部分柱端部出现塑性变形，有效吸收地震能量，减轻梁端塑性变形，这就是部分柱铰屈服机制。本文首先介绍了钢管混凝土的基本理论，详细的介绍弹塑性静力分析方法和弹塑性动力时程分析方法的发展历程；其次，提出层间柱梁强度比的定义。给出基于层间柱梁强度比设计的钢管混凝土框架的尺寸模型。然后，建立三维实体模型，采用大型有限元软件ABAQUS进行弹塑性Pushover分析和动力时程分析。得到层间位移角与水平荷载关系曲线、层间位移角与层关系曲线、框架塑性铰分布图；得出结果在强震作用下的非线性响应，研究屈服柱的损伤。结果表明：屈服柱节点柱梁强度比对框架结构抗震性能具有重要意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 钢管混凝土理论研究概况
• 1.2 静力弹塑性分析方法（Pushover 分析方法）
• 1.2.1 静力弹塑性分析方法的国内外研究现状
• 1.2.2 静力弹塑性分析方法的特点
• 1.3 动力弹塑性时程分析
• 1.3.1 动力弹塑性时程分析方法的国内外研究现状
• 1.3.2 动力弹塑性时程分析特点
• 1.4 本研究课题的主要工作
• 1.4.1 本文主要研究工作
• 第2章 允许柱部分柱屈服整体屈服机制钢管混凝土框架结构设计
• 2.1 允许柱部分柱屈服整体屈服机制节点柱梁强度比定义
• 2.2 基于允许部分柱屈服的整体屈服机制钢管混凝土框架设计
• 2.3 参数选择
• 2.4 模型选取
• 2.5 钢管混凝土框架模型在 ABAQUS 中的实现
• 2.6 基于混合屈服机制的钢管混凝土框架截面设计
• 第3章 钢管混凝土框架静力弹塑性分析
• 3.1 钢管混凝土框架静力弹塑性分析方法基本原理
• 3.1.1 等效单自由度体系
• 3.1.2 Pushover 目标位移
• 3.1.3 Pushover 分析水平侧力加载模式
• 3.2 静力弹塑性分析方法在 ABAQUS 中实施步骤
• 3.3 静力弹塑性 Pushover 计算
• 3.3.1 目标位移选取
• 3.3.2 水平推覆力选取
• 3.3.3 Pushover 数值模拟
• 3.4 结果比较分析
• 3.4.1 PUSHOVER 曲线、推覆力与层间位移角
• 3.4.2 各层层间位移角
• 3.4.3 塑性铰分布
• 3.4.4 本章小结
• 第4章 钢管混凝土框架动力时程分析
• 4.1 动力时程分析基本原理
• 4.2 钢管混凝土框架动力弹塑性分析实施步骤
• 4.2.1 弹塑性动力时程分析地震波的选择输入
• 4.2.2 体系模型的离散
• 4.2.3 建立结构振动方程
• 4.3 非线性方程直接积分算法
• 4.4 钢管混凝土动力弹塑性时程分析计算
• 4.4.1 层间位移角最大值SDAm ax
• 4.4.2 各层层间位移角平均值SDAa v
• 4.4.3 非屈服柱的最大回转角（ cθ max/SDA）max
• 4.4.4 屈服柱响应
• 4.4.5 塑性铰分布
• 4.5 本章小结
• 第5章 屈服柱柱梁强度比对框架结构安全性能的影响分析
• 5.1 框架模型设计
• 5.2 基于柱梁强度比设计的框架模型屈服柱分析
• 5.2.1 屈服柱极限位移及延性系数
• 5.2.2 累积延性
• 5.2.3 屈服柱变形预测
• 5.2.4 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 结论
• 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间所发表的论文
• 攻读硕士学位期间参加的科研项目
• 致谢