钢框架—混凝土核心筒结构抗震性能分析

论文摘要

随着我国经济的发展,建筑工程迅速发展。以钢框架-混凝土核心筒为代表的混合结构在我国高层及超高层建筑中的应用越来越广泛。因为混合结构在降低结构自重,加快施工进度等方面有着明显的优势,良好的经济效益,因而有着广阔的应用前景。几十年来,国内外的各专家学者对其从理论分析、模型实验、数值计算等方面进行了研究,取得了众多成果。本文论述了混合结构在水平地震作用下的变形特点和受力规律,阐述了弹性动力时程分析方法的原理,介绍了求解地震作用的数值积分法Newmark-β法,对其他积分方法做了相应的简介,在有限元理论方面介绍了板壳单元的刚度矩阵,这些都将作为数值模拟计算的理论基础。本文进一步建立了有限元模型,采用振型分解反应谱法分析地震作用,研究作为混合结构主要抗侧力构件的混凝土核心筒及其刚度变化对整个结构地震响应的影响。研究内容为：通过改变混凝土核心筒的厚度、混凝土弹性模量以及核心筒厚度随高度增加而减小,得到混合结构层间位移、层间位移角变化规律,以及倾覆力矩和剪力在框架和核心筒之间的分配变化规律。通过分析,可以看出混凝土核心筒厚度的变化对结构位移和内力有着明显的影响。针对结构内力在核心筒厚度变化处有较大波动的这一情况,采用弹性时程分析法作为补充计算,得出与振型分解反应谱法较为一致的结果；还采用唐山波、EL-CENTRO波和TARZANA波对基本模型进行分析,得到结构在不同地震波作用下的地震响应。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 高层建筑结构概况
• 1.2 混合结构的性能和研究现状
• 1.2.1 混合结构的受力和变形特点
• 1.2.2 混合结构的研究现状
• 1.3 论文的研究内容和意义
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 研究的意义
• 第2章 混合结构分析方法及特性
• 2.1 钢框架-混凝土核心筒结构力学性能分析
• 2.1.1 钢框架-混凝土核心筒结构力学性能分析
• 2.1.2 层间位移的试验
• 2.1.3 钢框架-混凝土核心筒结构抗震目标的实现
• 2.2 节点的连接方式对结构的影响
• 2.2.1 节点的不同连接方式对结构受力影响
• 2.2.2 节点连接试验
• 2.3 其他影响因素
• 2.3.1 楼板变形对结构的影响
• 2.3.2 竖向变形的影响因素及其对结构的影响
• 2.4 本章小结
• 第3章 地震作用的分析方法
• 3.1 抗震设计的原则和分析方法
• 3.1.1 抗震设计的原则
• 3.1.2 地震作用的分析方法和适用范围
• 3.2 地震反应谱分析理论
• 3.2.1 地震反应谱理论
• 3.2.2 振型分解法
• 3.2.3 振型分解反应谱法
• 3.3 动力时程分析法
• 3.3.1 动力方程的建立
• 3.3.2 弹性动力时程分析方法
• 3.4 有限元数值分析方法
• 3.4.1 有限元数值方法简介
• 3.4.2 有限元软件SAP2000的计算步骤
• 3.4.3 有限元板壳单元的刚度方程及其位移函数
• 3.5 本章小结
• 第4章 实例抗震性能分析
• 4.1 实例概况
• 4.1.1 概况
• 4.1.2 有限元模型的建立
• 4.1.3 计算分组
• 4.2 模态分析
• 4.3 核心筒厚度变化对结构地震响应的影响
• 4.3.1 核心筒厚度变化对结构侧移的影响
• 4.3.2 核心筒厚度变化对地震剪力分配的影响
• 4.3.3 核心筒厚度变化对地震倾覆力矩分配的影响
• 4.4 混凝土弹性模量变化对结构地震响应的影响
• 4.4.1 对结构侧移的影响
• 4.4.2 对地震剪力分配的影响
• 4.4.3 对地震倾覆力矩分配的影响
• 4.5 核心筒厚度随高度增加而减小对结构地震响应的影响
• 4.5.1 对结构侧移的影响
• 4.5.2 对地震剪力分配的影响
• 4.5.3 对地震倾覆力矩分配的影响
• 4.6 动力时程分析
• 4.6.1 地震波的选取与调整
• 4.6.2 核心筒厚度随高度增加而减小时的动力时程分析
• 4.6.3 不同地震波作用下的动力时程分析
• 结论与展望
• 致谢
• 参考文献