框架结构轻钢加层的地震反应控制分析

论文摘要

钢结构加层是目前逐步被推广的一种房屋加固与改造形式,在国内逐渐获得广泛的应用,但目前设计方法也不够完善,一般只对加层部分进行设计计算。但采用钢结构加层后,结构的整体质量、刚度、周期、阻尼比等都发生了变化,尤其在加层钢框架与原有屋面连接处,侧移刚度发生突变,易形成结构薄弱层,加层刚度要比下部原结构刚度小,地震反应时易形成鞭鞘效应造成震害,因此对此类结构的地震反应控制非常必要。本文在充分吸收借鉴近阶段国内外关于TMD研究成果的基础上,提出在结构的顶部设置TMD控制结构的地震反应。由于TMD的引入,改变了结构的动力特性,在地震作用下消耗传至主体结构的能量,减小了主体结构的地震反应,增强了结构的抗震能力。本文采用有限元软件SAP2000,建立了某四层钢筋混凝土框架结构加二层钢框架后的模型,并在结构顶层设置调谐质量阻尼器(TMD)前后进行多遇地震作用下的时程分析。考虑了子结构与主结构的阻尼比μ的变化和TMD的布置形式,得到了在多遇地震下结构的顶层位移、顶层加速度、各层位移峰值、层间位移角等参数。通过对这写参数的分析对比得出结论。分析结果表明：设置TMD后使结构各层位移峰值得以降低,尤其顶层位移峰值降低最显著；顶层加速度峰值也显著降低。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 概述
• 1.1.1 轻钢结构加层与改造的必要性
• 1.1.2 轻钢直接加层结构的形式
• 1.1.3 轻钢加层结构的优越性与不足之处
• 1.2 国内外加层改造应用及研究现状
• 1.2.1 国内外应用概况
• 1.2.2 房屋加层技术研究现状
• 1.3 工程结构减震控制概述
• 1.3.1 工程结构减震控制的概念及减震机理
• 1.3.2 工程结构减震控制的分类
• 1.3.3 结构被动调谐减震控制概述
• 1.3.4 TMD的研究及应用
• 1.4 本文研究的主要内容
• 第2章 TMD对结构地震响应的控制分析
• 2.1 结构体系的TMD地震控制
• 2.1.1 单质点体系的TMD地震控制研究
• 2.1.2 多质点体系的TMD地震控制研究
• 2.2 TMD参数优化分析
• 2.3 结构地震反应分析方法
• 2.3.1 振型分解反应谱法
• 2.3.2 时程分析方法
• 2.3.3 地震波的选取
• 2.4 本章小结
• 第3章 质量比对TMD控制效果的影响
• 3.1 本文研究对象概述
• 3.1.1 研究对象基本资料
• 3.1.2 分析模型的建立
• 3.1.3 参数的选取
• 3.2 时程分析
• 3.2.1 结构顶层地震反应结果分析
• 3.2.2 结构层间位移控制效果分析
• 3.3 本章小结
• 第4章 TMD的布置形式对控制效果的影响
• 4.1 分析模型的建立
• 4.1.1 分析计算基本资料
• 4.1.2 模型建立与参数的选取
• 4.2 时程分析
• 4.2.1 结构顶层地震反应结果分析
• 4.2.2 结构层间位移控制效果分析
• 4.3 本章小结
• 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者简介
• 攻读硕士学位期间发表的论文和科研成果