巨型钢框撑—组合钢板剪力墙筒体结构基于性能的抗震分析

论文摘要

利用有限元软件ETABS和ABAQUS对巨型钢框撑-组合钢板剪力墙筒体结构进行了外框架与核心筒构件设置的参数分析,基于静力弹塑性分析方法（Pushover分析）与增量动力弹塑性分析方法（IDA分析）对结构进行了基于性能的抗震分析、地震易损性分析与倒塌率分析。本文的主要研究工作包括以下几个方面:1、运用振型分解反应谱法、多遇地震弹性时程分析法和罕遇地震弹塑性时程分析法对结构进行了外框架及核心筒的参数分析。结果表明:巨型梁和伸臂的双层设置、均匀设置8道单层巨型梁和增设巨型支撑,均可以提高结构的整体抗侧刚度,其中X型巨型支撑的提高效果最为显著。混凝土盖板四边开缝后,在开缝处钢板不发生屈曲的情况下,可使钢板整体塑性发展更充分,利于耗能。2、对巨型钢框撑-组合钢板剪力墙筒体结构进行了静力弹塑性分析,结合动力弹塑性分析结果,研究了结构可能存在的抗震薄弱环节,探讨了其屈服机制和破坏模式,并提出了相关的设计建议,最后基于能力谱法对结构进行了抗震性能评估。结果表明:不同的侧向力加载模式检测到的结构破坏机制是相似的,结构的抗震防线主要有三重:组合钢板剪力墙筒体巨型支撑巨型钢框架;单一侧力模式的推覆分析会过高或过低地估计结构的真实地震反应。能力谱法评估结果显示,结构在设防烈度大震作用下满足“大震不倒”的性能水平。3、基于增量动力弹塑性分析方法对巨型钢框撑-组合钢板剪力墙筒体结构进行了地震易损性与倒塌率的对比研究。结果表明:巨型支撑可以有效控制结构的地震位移反应,减小结构强震作用下发生倒塌破坏的概率,组合钢板剪力墙筒体则可以延缓核心筒抗侧刚度的下降,两者均能提高结构的抗倒塌安全储备。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 基于性能的抗震设计
• 1.2.1 基于性能抗震设计理论的提出
• 1.2.2 基于性能抗震设计国内外发展概况
• 1.2.3 基于性能抗震设计的内容与方法
• 1.3 混合结构的应用与研究现状
• 1.3.1 混合结构的应用
• 1.3.2 混合结构的研究现状
• 1.3.3 巨型钢框撑-组合钢板剪力墙筒体结构
• 1.4 课题来源与本文研究的主要内容
• 1.4.1 课题来源
• 1.4.2 本文研究主要内容
• 1.5 参考文献
• 第二章 巨型钢框架-混凝土核心筒结构的性能分析
• 2.1 引言
• 2.2 结构模型
• 2.2.1 模型参数
• 2.2.2 荷载信息
• 2.2.3 模型合理性分析
• 2.3 对比模型的建立
• 2.4 巨型梁与伸臂对结构性能的影响
• 2.4.1 模态分析
• 2.4.2 结构侧移分析
• 2.4.3 结构侧向刚度比分析
• 2.4.4 结构内力分析
• 2.5 巨型支撑对结构性能的影响
• 2.5.1 模态分析
• 2.5.2 结构侧移分析
• 2.5.3 结构侧向刚度比分析
• 2.5.4 结构内力分析
• 2.6 巨型梁下层次柱对结构性能的影响
• 2.6.1 模态分析
• 2.6.2 结构侧移分析
• 2.6.3 结构侧向刚度比分析
• 2.6.4 巨型梁与巨型支撑的受力分析
• 2.6.5 结构内力分析
• 2.7 小结
• 2.8 参考文献
• 第三章 巨型钢框撑-组合钢板剪力墙筒体结构性能分析
• 3.1 引言
• 3.2 结构模型
• 3.2.1 模型参数
• 3.2.2 荷载信息
• 3.2.3 材料本构与单元选择
• 3.2.4 模型合理性分析
• 3.3 对比模型的建立
• 3.4 外框架巨型支撑刚度对结构性能的影响
• 3.4.1 模态分析
• 3.4.2 反应谱分析
• 3.4.3 多遇地震弹性时程分析
• 3.4.4 罕遇地震弹塑性时程分析
• 3.5 核心筒钢板厚度对结构性能的影响
• 3.5.1 模态分析
• 3.5.2 反应谱分析
• 3.5.3 多遇地震弹性时程分析
• 3.5.4 罕遇地震弹塑性时程分析
• 3.6 核心筒混凝土盖板四边开缝对结构性能的影响
• 3.6.1 模态分析
• 3.6.2 反应谱分析
• 3.6.3 多遇地震弹性时程分析
• 3.6.4 罕遇地震弹塑性时程分析
• 3.7 核心筒边缘框架刚度对结构性能的影响
• 3.7.1 模态分析
• 3.7.2 反应谱分析
• 3.7.3 多遇地震弹性时程分析
• 3.7.4 罕遇地震弹塑性时程分析
• 3.8 小结
• 3.9 参考文献
• 第四章 巨型钢框撑-组合钢板剪力墙筒体结构的静力弹塑性分析与抗震性能评价
• 4.1 引言
• 4.2 静力弹塑性分析
• 4.2.1 静力弹塑性分析的基本原理
• 4.2.2 静力弹塑性分析的基本步骤
• 4.3 巨型钢框撑-组合钢板剪力墙筒体结构Pushover 分析
• 4.3.1 结构基底剪力-顶层侧移关系曲线
• 4.3.2 结构的屈服破坏机制
• 4.4 巨型钢框撑-组合钢板剪力墙筒体结构抗震性能评价
• 4.4.1 结构供给谱
• 4.4.2 结构目标位移的确定与抗震性能评价
• 4.4.3 时程分析验证
• 4.5 小结
• 4.6 参考文献
• 第五章 巨型钢框撑-组合钢板剪力墙筒体结构地震易损性分析与倒塌率分析
• 5.1 引言
• 5.2 结构模型
• 5.3 增量动力分析
• 5.3.1 增量动力分析方法的基本原理
• 5.3.2 结构IDA 分析
• 5.4 地震易损性分析
• 5.4.1 地震易损性分析的基本原理
• 5.4.2 地震易损性曲线的建立
• 5.4.3 结构易损性分析
• 5.5 地震倒塌率分析
• 5.5.1 地震倒塌率分析的基本原理
• 5.5.2 结构地震倒塌率分析
• 5.6 小结
• 5.7 参考文献
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 附录1 罕遇地震作用下结构的屈服与破坏机制
• 附录2 罕遇地震作用下结构的最终破坏
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢