高层钢筋混凝土框剪结构地震反应性态评估初探

论文摘要

高耸林立的建筑群体组成了一个城市的美丽面貌,但是突如其来的破坏性地震往往给美丽的城市带来重大破坏和大量人员伤亡,给国家造成巨大经济损失。而带来巨大经济损失和重大人员伤亡的恰恰是原本美丽的建筑物的破坏,因此我们必须对建筑物的抗震能力有一个清醒的认识。2004年,国务院提出了防震减灾的中长期目标,到2020年,我国应基本具备综合防御6级左右,相当于各地区地震基本烈度地震的能力,大中城市、经济发达地区的防震减灾能力力争达到中等发达国家水平。若想实现这一目标,我们首要面临的一大问题是就如何定义和评估建筑物的抗震能力。本文在分析总结高层框架-剪力墙结构的受力特性及其震害特点的基础上,利用有限元分析软件ABAQUS,以地震灾区都江堰中国移动电信大楼为例进行建模计算,分别采用振型分解反应谱法和动力时程反应分析方法来研究高层框架-剪力墙结构的抗震性能评估问题。本文具体内容如下:1.高层-框架剪力墙结构地震反应数值模拟方法简介。考虑到建模的需要,简要介绍结构的分析模型以及结构抗震分析的基本理论,在此基础上确定了适于该高层框架-剪力墙结构的单元模型以及抗震分析的基本方法;2.基于结构强震反应观测数据的数值模型合理性验证。对结构进行分析,得出结构的自振特性,通过与该结构在地震现场实际采集到的记录经传递函数处理得到的自振周期作比较,分析差异;输入对该结构采集到的实震记录,得到模型的加速度时程反应值偏大于实震反应记录,分析原因并给出建议;3.高层框架-剪力墙结构地震反应性态评估。总结分析了高层钢筋混凝土框架-剪力墙结构基于抗震性能的评定指标与标准,本文采用的是基于位移控制的框剪抗震能力评估,列出了既有建筑的宏观性能目标及具有代表性的一些量化性能指标,然后通过弹性反应谱、弹塑性反应谱R-μ-T、时程反应分析方法对结构在小震、中震、大震情况下的层间位移角进行了结构性能评估,估算结构在三种情况下的破坏状态,然后根据数值模拟的结果确定结构破坏状态,并结合实际震害,三者进行比较,验证了方法的可行性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 本文的选题背景及意义
• 1.1.1 结构抗震能力的研究和发展
• 1.1.2 高层框剪结构受力特性
• 1.1.3 高层框剪结构震害特点
• 1.2 基于性态的结构抗震设计理论
• 1.2.1 基于性态的抗震设计理论的提出
• 1.2.2 基于性态抗震设计的基本概念
• 1.2.3 基于性态的抗震理论国内外研究现状及发展形势
• 1.3 本文研究目的及主要内容
• 第二章 框剪结构地震反应分析方法简介
• 2.1 结构模型分析
• 2.1.1 结构模型分析
• 2.1.2 单元模型
• 2.1.3 恢复力模型
• 2.2 抗震分析基本理论
• 2.3 框剪结构协同工作原理
• 2.3.1 框剪结构计算简图
• 2.3.2 框剪结构铰结体系协同工作计算
• 2.3.3 框剪结构刚结体系协同工作计算
• 2.4 本章小结
• 第三章 基于强震反应观测记录的框剪结构算例分析
• 3.1 模型建立
• 3.1.1 模型基本情况
• 3.1.2 模型材料本构关系
• 3.1.3 有限单元模型的选取
• 3.1.4 ABAQUS 计算方法
• 3.2 分析模型的确定
• 3.3 模型可靠性保障
• 3.4 模态分析
• 3.4.1 模态结果及分析
• 3.4.2 结构自振特性合理性验证
• 3.4.3 阻尼矩阵的确定
• 3.5 数值模拟与实震反应对比
• 3.6 本章小结
• 第四章 高层框剪结构地震反应性态评估
• 4.1 钢筋混凝土结构抗震性能评定指标
• 4.1.1 地震设防水准
• 4.1.2 结构抗震性态目标
• 4.2 基于位移控制的框剪结构抗震性能分析
• 4.2.1 地震作用
• 4.2.2 性能目标
• 4.2.3 既有建筑结构的宏观性能目标
• 4.2.4 既有建筑结构的量化性能目标
• 4.3 弹性反应谱
• 4.3.1 弹性反应谱理论
• 4.3.2 谱值的计算
• 4.4 弹塑性反应谱
• 4.4.1 R –T- μ 模型介绍
• 4.4.2 弹塑性反应谱计算
• 4.5 时程反应分析
• 4.5.1 地震动特性及选波原则
• 4.5.2 加速度时程反应分析
• 4.5.3 相对位移时程反应
• 4.5.4 应变云图
• 4.5.5 楼层位移
• 4.5.6 层间位移角
• 4.6 本章小结
• 第五章 结语与展望
• 5.1 本文工作总结
• 5.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介
• 攻读硕士期间主要参与的课题