带有大悬挑构件的高层结构地震反应分析研究

论文摘要

随着社会经济的发展,不规则建筑在人们生活中逐渐出现并增多。特别是悬挑结构以其造型独特新颖、体系复杂,四周开敞,深受建筑师的青睐,很多类似设计成为当地的地标性建筑,已成为建筑发展的趋势。但这类结构具有竖向偏心大,立面突出多、扭转效应强等特点,往往超规范现象严重,对抗震设计极为不利,目前已成为结构抗震审查的重要内容。大量的震害表明由于结构的布置不规则导致的结构破坏是非常严重的。因而,进行带有大悬挑高层结构抗震性能的研究,减少人们生命财产损失,具有重要的理论意义和实用价值。本文以带有悬挑框架结构的不规则的钢筋混凝土高层为工程背景,利用ANSYS有限元分析程序,首先对悬挑高层建筑结构的动力特性进行分析；通过对计算结果的处理,比较直观的反映了该结构的变形和受力特点；通过对单向地震与双向地震作用下的结构平扭藕联地震反应进行分析对比,得到了双向地震作用对带悬挑建筑结构抗震更为不利的结论。同时,利用其内力和位移的分析,获得悬挑构件随着长度和高度的变化对整个结构的影响程度的变化规律；最后,给出了悬挑长度的限制公式。其研究结果为今后该类结构的抗震设计提供了一定的参考。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 不规则结构的产生以及存在的问题
• 1.1.1 高层建筑的发展历程与趋势
• 1.1.2 不规则结构的产生及存在的问题
• 1.2 研究悬挑不规则高层建筑结构地震反应的目的及意义
• 1.3 国内外对不规则结构的研究
• 1.4 悬挑结构的受力特点和适用范围
• 第2章 结构抗震分析理论
• 2.1 地震概况
• 2.1.1 震害现象
• 2.1.2 地震记录
• 2.2 偏心结构地震反应分析方法简介
• 2.2.1 振型分解法
• 2.2.2 地震作用计算
• 2.2.3 结构振动周期的判别
• 2.2.4 结构时程分析
• 2.2.5 竖向地震反应谱
• 2.2.6 地震波的选用
• 2.3 偏心结构扭转藕联效应
• 2.3.1 概述
• 2.3.2 刚度中心与质量中心
• 2.4 有限单元法
• 2.4.1 有限元方法的基本原理
• 2.4.2 有限单元法求解问题
• 2.4.3 动力问题有限单元概念
• 2.4.4 运动方程的建立
• 2.5 ANSYS有限元分析程序介绍
• 2.5.1 ANSYS程序概述
• 2.5.2 前处理
• 2.5.3 求解
• 2.5.4 后处理
• 第3章 悬挑层数与高度在地震作用下对结构的影响
• 3.1 计算模型及基本数据
• 3.1.1 工程概况
• 3.1.2 软件计算
• 3.2 结构动力特性
• 3.3 地震作用下悬挑层数对结构的影响
• 3.3.1 不同悬挑层数楼层侧移分析
• 3.3.2 不同悬挑层数楼层扭转分析
• 3.3.3 不同悬挑层数地震响应时程曲线
• 3.4 悬挑高度对结构的影响
• 3.4.1 不同悬挑高度结构动力特性
• 3.4.2 不同悬挑高度扭转分析
• 3.5 竖向地震对悬挑结构的影响
• 3.6 本章小节
• 第4章 悬挑长度在地震作用下对结构的影响
• 4.1 计算模型及工程概况
• 4.2 计算结果
• 4.2.1 不同悬挑长度结构动力特性
• 4.2.2 不同悬挑长度楼层侧移分析
• 4.2.3 不同悬挑长度地震响应时程分析
• 4.2.4 不同悬挑长度对柱剪力的影响
• 4.3 悬挑长度的确定
• 4.4 工程中可采用的设计构造措施
• 第5章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录