高烈度地区高层钢框架—支撑结构体系应用研究

论文摘要

框架—支撑体系作为高层建筑结构基本体系之一,在高层钢结构、钢—混凝土混合结构中得到越来越广泛的应用。支撑作为这种结构体系的主要抗侧力构件,其布置形式对整个结构受力具有巨大影响。这不仅关系到结构基本特性和结构受力,在地震区还关系到结构的抗震性能和安全性。研究在高烈度地区框架—支撑体系支撑的布置方式对结构的影响和抗震性能对该结构体系在地震区的应用具有重要意义。首先对沿高度跨两层和四层的支撑布置在边跨,中间跨及跨十层的巨型支撑五种结构方案进行了模态分析、地震作用的谱分析和弹性时程分析,通过对比它们的基本动力特征和地震作用反应,评价出各自的优缺点。然后从中选取两种结构方案(支撑布置在中间跨,沿楼层高层跨四层和跨十层的巨型支撑方案)进行结构的弹塑性时程分析,以此对比它们在罕遇地震作用下构件的屈服机制和弹塑性变形性能。论文针对工程需要,对高烈度地区高层钢结构选型问题进行了研究,提出了划分不同框架支撑体系的方法。对小震、大震时程分析时地震波的选取进行了研究,探讨了不同地震法选取对弹性及弹塑性时程分析的影响,为实际工程选取了相应的地震波。最后,对备选方案进行的小震弹性时程分析和大震弹塑性时程分析,分析结果对实际工程结构优化和找到结构的薄弱环节提供了技术支持,具有重要工程价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 课题来源、背景和意义
• 1.2 国内外高层建筑结构研究历史与现状
• 1.3 复杂高层建筑结构形式
• 1.4 高层建筑结构分析软件及计算模型的建立
• 1.4.1 高层建筑结构常用软件
• 1.4.2 SAP2000及ETABS软件
• 1.4.3 计算模型的建立
• （1） 梁、柱和支撑
• （2） 楼板
• 1.5 本文的主要工作
• 第二章 复杂高层结构分析理论
• 2.1 高层建筑结构受力特征
• 2.2 复杂高层结构分析的基本内容
• 2.2.1 模态分析
• 2.2.2 竖向荷载
• 2.2.3 风荷载及地震作用
• 2.2.4 结构稳定
• 2.2.5 温度应力及其它
• 2.3 复杂高层结构相关分析理论
• 2.3.1 结构动力分析经典方程
• 2.3.2 模态分析基本理论
• 2.3.3 结构设计中的抗震理论
• （1） 底部剪力法
• （2） 振型分解反应谱法
• （3） 时程分析法
• 第三章 高层建筑结构体系选型研究
• 3.1 高层建筑结构体系选型的必要性及意义
• 3.2 计算模型及基本计算数据
• 3.2.1 工程概况
• （1） 支撑布置方案
• （2） 水平加强层布置
• 3.3 计算结果
• （1） 楼层质量
• （2） 模态分析
• （3） 反应谱分析
• 3.4 结构加强层影响
• 3.5 结论与建议
• 第四章 高层结构抗震性能评估
• 4.1 概述
• 4.1.1 引言
• 4.1.2 高层结构抗震性能评估方法
• 4.1.3 工程概况
• 4.2 地震波特性及选取
• 4.2.1 地震波选择原则及要点
• 4.2.2 计算结果对比
• （1） 单条地震波计算
• （2） 平均地震作用
• 4.3 高层结构小震作用性能分析
• 4.3.1 结构动力特性
• （1） 自振周期与振型
• （2） 结构振型图
• 4.3.2 结构总体分析
• （1） 位移分析
• （2） 层间位移角分析
• 4.3.3 地震响应时程分析
• （1） 顶点位移时程曲线
• （2） 顶点加速度时程曲线
• 4.3.4 力分析
• （1） 剪力分析
• （2） 弯矩分析
• （3） 构件内力分析
• 4.4 高层结构罕遇地震作用性能评估
• 4.4.1 高层结构弹塑性时程分析模型建立
• （1） 结构的振动模型
• （2） 质量矩阵和阻尼矩阵的处理
• （3） 结构或构件在反复荷载下的力-位移关系
• 4.4.2 大震作用计算结果分析及抗震性能评估
• （1） 结构位移包络
• （2） 楼层位移角
• （3） 楼层顶点位移时程
• （4） 楼层顶点加速度时程
• （5） 结构的塑性发展顺序及性能评价
• 第五章 结论与建议
• 5.1 结果分析与结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 攻读学位期间发表论文情况
• 致谢