平面主框架体系动力性能分析

论文摘要

在1994年Northridge地震和1995年Kobe地震中,许多钢框架的刚接节点发生了脆性破坏。地震后,进行了大量关于塑性转动能力强,能承受罕遇地震的新节点研究。本文从减少结构刚接节点数量入手,研究了一种新的框架结构体系(主框架体系)。主框架体系中,铰接框架只承受竖向荷载;刚接框架除了承受竖向荷载外,还要承受全部水平荷载。主框架体系由于部分梁柱节点采用铰接,可以降低施工难度,加快施工进度,降低结构造价,具有较好的经济效益。且铰接框架柱以受轴力为主,材料利用率高。本文主要研究了主框架体系的动力性能。本文采用APDL参数化程序设计语言编写命令流,建立了15层、30层主框架体系和普通框架的平面分析模型;进行模态分析以提取结构的频率和振型;进行了结构多遇地震作用时的弹性时程分析和罕遇地震作用时的弹塑性时程分析,对主框架体系与普通框架的层间侧移、楼层侧移、顶层加速度以及底层总剪力反应进行比较;并进行了罕遇地震作用时的内力计算,以提取结构的内力,查看塑性铰分布情况。分析得出:主框架体系中铰接框架内力较小,刚接框架内力较大。主框架体系中铰接框架截面的适当减小对整体结构动力性能的影响不大。考虑到主框架体系抗侧力刚度较差,本文在主框架体系的刚接框架中增加支撑,形成支撑主框架体系。进行了支撑主体系的模态分析以提取结构频率和振型;并进行了多遇地震作用时的弹性时程分析和罕遇地震作用时的弹塑性时程分析,对支撑主框架体系与普通框架的地震反应进行了比较。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 钢结构震害
• 1.2.2 钢结构抗震性能
• 1.2.3 结构抗震设计理论的发展过程
• 1.3 本文主要研究内容
• 第2章 平面有限元模型建立及验证
• 2.1 主框架体系介绍
• 2.2 模型设计
• 2.3 有限元模型的建立
• 2.3.1 材料特性
• 2.3.2 单元的选取
• 2.3.3 地震波的选取
• 2.3.4 材料阻尼的定义
• 2.4 模型可行性验证
• 2.4.1 结构自振特性对比
• 2.4.2 结构动力分析对比
• 2.5 本章小结
• 第3章 15 层平面主框架动力性能分析
• 3.1 模态分析
• 3.2 多遇地震下的反应分析
• 3.2.1 层间侧移对比
• 3.2.2 楼层侧移对比
• 3.2.3 顶层加速度对比
• 3.2.4 底层总剪力对比
• 3.3 罕遇地震下的反应分析
• 3.3.1 层间侧移对比
• 3.3.2 楼层侧移对比
• 3.3.3 顶层加速度对比
• 3.3.4 塑性铰分布图
• 3.4 本章小结
• 第4章 30 层平面主框架动力性能分析
• 4.1 模态分析
• 4.2 多遇地震下的反应分析
• 4.2.1 层间侧移对比
• 4.2.2 楼层侧移对比
• 4.2.3 顶层加速度对比
• 4.2.4 底层总剪力对比
• 4.3 罕遇地震下的反应分析
• 4.3.1 层间侧移对比
• 4.3.2 楼层侧移对比
• 4.3.3 顶层加速度对比
• 4.3.4 塑性铰分布图
• 4.4 本章小结
• 第5章 平面支撑主框架动力性能分析
• 5.1 平面支撑主框架模型的建立
• 5.2 15 层支撑主框架动力性能分析
• 5.2.1 多遇地震下的反应分析
• 5.2.2 罕遇地震下的反应分析
• 5.3 30 层支撑主框架动力性能分析
• 5.3.1 多遇地震下的反应分析
• 5.3.2 罕遇地震下的反应分析
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢