罕遇地震作用下多层钢框架结构的弹塑性分析

论文摘要

非线性分析方法是目前建筑钢结构理论研究的一个热点。非线性分析,即在结构分析中充分考虑所有重要的非线性因素,从而可以对结构的实际失效模式进行综合而全面的评定,并直接获得结构的整体极限承载力,从而用于高等设计。主要的弹塑性分析方法分为静力弹塑性法和动力弹塑性法。静力弹塑性法又称为Pushover方法,主要考虑侧向荷载模式,并由此判断结构单元的屈服状态。在罕遇地震作用下,结构将进入弹塑性阶段,结构刚度发生变化,并出现塑性内力重分布。如果结构具有较大的扭转效应而没有在pushover分析中得到体现,这时静力Pushover分析提供的罕遇地震下弹塑性结果的可信度就会大大降低。如果在时程分析中考虑框架单元的材料非线性(塑性铰),则非线性时程分析就可以给出结构在罕遇地震下构件屈服顺序,发现应力和塑性变形集中的部位,给出整个结构的屈服机制,对结构概念设计提供相应的调整意见。本文建立了钢框架的计算模型,采用静力弹塑性和动力弹塑性两种分析方法,利用有限元软件SAP2000进行了空间钢框架结构的整体非线性分析(主要考虑几何、材料双重非线性)。两种方法都得出了结构在地震作用下可能的薄弱层和薄弱构件;并对两种分析结果做了对比,得出钢框架结构的边榀和中间榀塑性铰的分布和发展规律,同时结合规范提出了在设计中应当注意的问题。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国外钢结构在建筑中的发展和应用
• 1.2.1 高层与大跨度钢结构的应用
• 1.2.2 轻钢结构的应用
• 1.3 建筑钢结构在我国的发展及应用
• 1.4 多、高层建筑钢结构的常用结构体系及抗震性能简介
• 1.5 多、高层钢框架整体非线性分析的主要分析方法综述
• 1.6 钢框架结构在罕遇地震下的弹塑性分析
• 1.7 SAP2000简介
• 1.8 本文的主要工作
• 第2章 空间钢框架结构考虑二阶效应的弹塑性分析
• 2.1 引言
• 2.2 空间钢框架的弹塑性二阶分析中的非线性因素
• 2.3 基本假定
• 2.4 空间杆单元的弹塑性刚度方程
• 2.5 空间钢框架弹塑性刚度方程的建立和求解
• 2.6 我国规范关于二阶分析的规定和考虑方法
• 第3章 静力弹塑性分析方法的理论及应用
• 3.1 静力弹塑性分析方法（Pushover分析法）简介
• 3.2 Pushover分析法的基本假定
• 3.3 Pushover分析法的推导
• 3.4 Pushover分析法的侧向荷载模式
• 3.5 Pushover分析法实施的一般步骤
• 3.6 静力弹塑性分析（Pushover分析法）的几种方法
• 3.6.1 等效位移系数法
• 3.6.2 能力谱法（CSM）
• 3.6.3 N2法
• 3.7 结果性能评价
• 3.8 基于SAP2000的Pushover算例分析及结论
• 第4章 动力弹塑性分析法的理论及应用
• 4.1 概述
• 4.2 非线性时程分析的基本假定
• 4.3 非线性时程分析的实施步骤
• 4.4 非线性时程分析地震波的合理选取
• 4.4.1 地震波的选用原则
• 4.4.2 地震波三要素选取与与调整办法
• 4.4.3 本文选择的地震记录
• 4.5 非线性时程分析的结构动力恢复力特征
• 4.6 非线性时程分析的结构动力模型
• 4.7 非线性时程分析法动力方程的建立和求解
• 4.7.1 非线性时程分析的动力方程的建立
• 4.7.2 非线性时程分析的动力方程的求解
• 4.8 算例分析及结论
• 4.9 静力弹塑性与动力弹塑性分析结果的对比
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文