特殊竖向不规则超限高层建筑结构抗震性能分析

论文摘要

陕西省法门寺合十舍利塔为形成双手合十的建筑造型,采用折线型筒体作为其主要的竖向构件,该结构属于竖向不规则超限高层建筑结构。本论文主要针对这一特殊竖向不规则结构,利用ANSYS程序对其建立较为精细的整体结构有限元计算模型,采用多种计算方法和分析手段,分别在线弹性阶段和弹塑性阶段,对结构的动力特性、地震反应和抗震性能进行全面的、系统的评估和研究,并以此为基础,分析了折线型竖向筒体结构在弹塑性状态下的力学特性和破坏模式。同时,本文还考察了将手心手背墙简化为钢框架的合理性和对其变形性能产生的影响。本论文在结构的数值建模和有限元计算分析、结构抗震性能的分析和评估、典型斜交抗侧力构件抗震性能分析等方面进行了一些工作:在线弹性阶段,本论文对结构的数值模型进行了模态分析、谱分析和动力时程分析;在弹塑性阶段,本论文首先采用双线性材料模型对结构进行了在两种侧向荷载下的非线性静力分析,然后,采用改进的能力谱方法对结构的抗震能力进行了评估。为考察结构的折线型筒体在水平力作用下的弹塑性力学性能,本文分别选取了两侧筒体内的各三个典型墙片来进行分析,分阶段选取了三个状态来考察折线性筒体的应力沿竖向分布的发展变化。基于振动台试验模型中将手心手背墙简化为钢框架这一简化方式,为考察简化对结构抗震性能所产生的影响,本文通过建立遵循这种简化方式的原型结构数值模型,将简化模型和未简化模型进行对应分析,以得出相应结论。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 高层建筑结构的抗震概述
• 1.2.1 历史回顾
• 1.2.2 结构的抗震研究方法
• 1.3 竖向不规则结构的分类和判定
• 1.4 选题背景
• 1.5 本文的主要工作
• 1.5.1 本文主要研究目的
• 1.5.2 本文研究思路和研究方法
• 第2章 结构有限元分析理论
• 2.1 有限元分析方法及ANSYS的发展历史
• 2.2 钢筋混凝土结构有限元分析模型的选择
• 2.2.1 整体式模型
• 2.2.2 分离式模型
• 2.2.3 组合式模型
• 2.3 钢筋混凝土有限元模型单元简介
• 2.4 材料本构关系模型的选择
• 2.4.1 线弹性状态材料模型
• 2.4.2 非线性状态材料模型
• 2.5 非线性问题的有限元求解方法
• 2.5.1 非线性问题概述
• 2.5.2 非线性问题求解方法
• 第3章 竖向不规则结构弹性动力分析
• 3.1 引言
• 3.2 弹性动力分析
• 3.2.1 动力方程
• 3.2.2 动力反应的求解方法
• 3.3 地震波的选择
• 3.4 数值计算分析
• 3.4.1 模态分析
• 3.4.2 谱分析
• 3.4.3 弹性时程分析
• 3.5 结论
• 第4章 竖向不规则结构非线性静力分析
• 4.1 引言
• 4.2 非线性静力分析——推覆（Pushover）分析
• 4.2.1 Pushover方法的发展
• 4.2.2 Pushover方法的分析过程
• 4.2.3 Pushover分析的侧向加载方式
• 4.2.4 侧向加载方式对Pushover分析的影响
• 4.2.5 推覆分析中对结构抗震性能的评估
• 4.3 结构材料本构关系
• 4.3.1 混凝土的应力—应变关系模型
• 4.3.2 钢材的应力—应变关系模型
• 4.4 非线性分析过程及结果
• 4.4.1 计算结果及数据转化
• 4.4.2 能力谱分析
• 4.5 折线型筒体的非线性静力分析
• 4.5.1 概述
• 4.5.2 竖向弯折对受拉侧筒体的影响
• 4.5.3 竖向弯折对受压侧筒体的影响
• 4.6 结论
• 第5章 手心手背墙钢框架简化模型抗震性能分析
• 5.1 引言
• 5.2 弹性动力分析
• 5.2.1 模态分析
• 5.2.2 谱分析
• 5.3 非线性静力分析
• 5.3.1 计算结果及数据转化
• 5.3.2 能力谱分析
• 5.4 简化处理对筒体墙片的影响分析
• 5.4.1 概述
• 5.4.2 分析结果
• 5.5 结论
• 第6章 总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果