论文摘要
目前国内对钢管混凝土结构所作的研究，大多数是针对结构基本构件及梁柱节点进行静力和动力性能分析，而对由钢管混凝土柱和剪力墙组成的框剪结构体系的工作性能研究国内外的文献报道比较少，还没有针对钢管混凝土框剪结构的设计计算方法，因此在实际工程结构设计中，均参照传统框架设计方法假定钢管混凝土柱钢梁连接节点为完全刚接或理想铰接。而实际上，梁柱节点的刚度大小对整体结构性能的影响是不容忽视的。因此探讨节点刚度的大小对结构的变形影响规律和结构的抗震性能的影响规律，对于钢管混凝土结构在工程中的应用具有重要的指导意义。在高层建筑结构设计中，结构的水平侧移通常一个比较重要的控制参数，因此本文首先通过ABAQUS有限元软件对多组规则的半刚性连接钢管混凝土框剪结构的水平侧移特性进行了多因素的分析，然后通过分析各因素对结构水平侧移的影响规律，发现了综合考虑多种不同因素的结构刚度特征值λ对半刚性连接框剪结构水平侧移的影响是最为关键的，于是本文设计出一种基于结构刚度特征值λ下的侧移柔性因子η设计图表，通过此表结合现有刚性框架的侧移计算公式可以预测半刚性连接钢管混凝土框剪结构水平侧移，这为工程结构设计人员对半刚性连接框剪结构的水平侧移的计算提供了极大的方便。在结构的抗震性能分析中，本文首先使用通用有限元程序ABAQUS对不同节点刚度下的钢管混凝土框剪结构进行模态分析，分析结果表明节点刚度对结构低阶频率影响明显，而对高阶频率的影响甚微。然后，应用ABAQUS对不同节点刚度下的钢管混凝土框架剪力墙结构在地震荷载作用下的动态响应进行模拟，结果表明节点刚度大小的变化与结构的最大动力响应变化并不相协调一致。在对实际工程的抗震性能分析表明，如果按现行的抗震设计方法振型分解反应谱法对半刚性连接框架进行分析，可能会与实际相偏离。
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摘要Abstract第1章 绪论1.1 研究背景1.1.1 钢管混凝土结构的特点1.1.2 钢管混凝土框架剪力墙结构的发展和应用1.1.3 梁柱节点的分类1.1.4 国内外半刚性连接节点的研究现状1.1.5 国内外半刚性连接框架结构的研究现状1.2 问题的提出和选题的意义1.3 本文研究的主要内容及研究特色第2章 半刚性连接框架结构的理论分析2.1 概述2.2 梁单元模型2.3 柱单元模型2.4 钢管混凝土框架剪力墙结构的非线性求解第3章 半刚性连接框架剪力墙结构的有限元分析3.1 概述3.2 ABAQUS 有限元软件简介3.3 材料的本构模型3.3.1 钢材的本构模型3.3.2 混凝土材料的本构模型3.3.3 基于统一模量理论的钢管混凝土本构模型3.4 半刚性连接节点的模型3.5 单元类型的选择3.6 有限元模型的验证3.6.1 验证算例3.7 半刚性连接钢管混凝土框架剪力墙结构的建模与求解3.8 框架顶点侧移的影响因素分析3.8.1 概述3.8.2 剪力墙厚度 t3.8.3 钢管混凝土框架的跨数 n3.8.4 梁柱线刚度比 α3.8.5 结构刚度特征值 λ3.9 框架顶点侧移柔性因子 η 的设计图表3.10 半刚性连接钢管混凝土框架剪力墙结构顶点侧移的设计步骤3.10.1 侧移柔性因子 η 的确定rigid 的确定'>3.10.2 刚性连接钢管混凝土框架剪力墙结构侧移 Δrigid的确定semi-rigid的确定'>3.10.3 半刚性连接钢管混凝土框架剪力墙结构侧移 Δsemi-rigid的确定3.11 对设计图表的阐述和对比3.12 本章小结第4章 半刚性连接框架结构的动力性能分析4.1 概述4.2 模态分析理论4.3 地震响应分析的基本理论4.3.1 振型分解反应谱法4.3.2 动态时程分析法4.4 结构单元阻尼矩阵4.5 ABAQUS 模态分析法4.6 ABAQUS 动力时程分析法4.6.1 Newmark 隐式积分法4.6.2 Langrange 显式积分法4.6.3 ABAQUS 时程分析方法的选择4.7 刚性连接、半刚性连接和柔性连接框架结构的模态分析4.8 刚性连接、半刚性连接和柔性连接框架结构的动力时程分析4.8.1 地震波的输入4.8.2 结构的 Rayleigh 阻尼4.8.3 各种不同节点形式的框架结构时程分析结果4.9 半刚性连接节点在空间框架剪力墙结构中的应用4.9.1 工程概况4.9.2 半刚性节点连接形式4.9.3 有限元建模过程及结构荷载4.9.4 弹性时程分析4.10 本章小结第5章 结论与展望5.1 结论5.2 进一步的研究及展望参考文献致谢
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