人字形中心支撑钢框架滞回能需求层间分布规律

论文摘要

现行抗震规范采用基于承载力的弹性设计方法,没有考虑结构进入非弹性后的响应及强震持时的影响；而基于能量的抗震设计方法能同时考虑力、位移、持时等因素,可较全面评估结构的破坏程度。滞回能是基于能量抗震设计方法的主要参数,预知滞回能在结构内部的分布将奠定基于能量设计方法的基础。本文用SAP2000设计了10层3跨、15层3跨、20层3跨人字形中心支撑钢框架,在ABAQUS有限元软件中采用梁单元,输入选定的多条远场地震波和带有脉冲效应的近场地震波,分析了3种结构在远、近场地震8度(0.3g)罕遇烈度下层间滞回能需求、滞回能需求层间分布规律、支撑滞回耗能所占的比例,提出了3种结构远、近场地震下滞回能层间分布系数计算公式；分析表明：近场地震会加大结构底部反应及框架梁柱构件的耗能,按我国抗震规范设计的人字形中心支撑钢框架低估了带有脉冲效应近场地震对结构的作用；设计了系列算例,分析了不同地震动参数和结构参数对滞回能需求层间分布规律的影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 结构抗震设计理论的发展
• 1.3 基于性态抗震设计理论
• 1.4 基于能量设计方法及研究现状
• 1.4.1 基于能量设计方法
• 1.4.2 基于能量设计方法研究现状
• 1.5 中心支撑钢框架及研究现状
• 1.5.1 钢支撑性能研究现状
• 1.5.2 中心支撑钢框架体系
• 1.6 目前研究存在问题
• 1.7 本文主要研究内容及研究方法
• 第二章 能量平衡方程
• 2.1 地震输入能
• 2.2 能量平衡方程
• 2.2.1 绝对输入能
• 2.2.2 相对输入能
• 2.2.3 绝对能量和相对能量计算方法的区别
• 2.3 单自由度及多自由度体系能量平衡方程
• 2.4 本章小结
• 第三章 算例设计及有限元软件可行性验证
• 3.1 人字形中心支撑钢框架结构算例设计
• 3.1.1 算例设计概况
• 3.1.2 荷载
• 3.1.3 算例构件内力计算
• 3.1.4 算例抗震验算
• 3.2 ABAQUS有限元分析可行性验证
• 3.2.1 ABAQUS非线性动力分析
• 3.2.2 钢支撑滞回性能试验模拟
• 3.2.3 人字形中心支撑钢框架振动台试验模拟
• 3.3 本章小结
• 第四章 远、近场地震波选取
• 4.1 相关概念
• 4.2 已有选波方法
• 4.3 远场地震波选取方法
• 4.4 近场地震波选取方法
• 4.5 本章小结
• 第五章 人字形中心支撑钢框架有限元模型
• 5.1 有限元模型
• 5.1.1 几何模型及边界条件
• 5.1.2 支撑构件初始缺陷及建模
• 5.1.3 材料特性
• 5.1.4 阻尼的定义
• 5.1.5 质量源定义
• 5.1.6 单元选取及网格划分
• 5.1.7 本文有限元模型的不足
• 5.2 各条地震波的Beta谱
• 5.3 小震、中震、大震下各结构算例的层间位移角
• 5.4 人字形中心支撑钢框架屈服机制
• 5.4.1 SAP2000铰属性定义
• 5.4.2 小震、中震及大震下的结构塑性铰
• 5.5 本章小结
• 第六章 人字形中心支撑钢框架滞回能需求影响因素分析
• 6.1 远、近场地震的影响
• 6.1.1 近场地震波罕遇地震作用下结构滞回能分布
• 6.1.2 远场地震波罕遇地震作用下结构滞回能分布
• 6.1.3 近、远场地震罕遇地震作用下支撑滞回能比例
• 6.1.4 近场地震罕遇地震作用下其他构件滞回能比例
• 6.1.5 近、远场地震罕遇地震作用下结构水平位移对比
• 6.2 远场地震加速度峰值的影响
• 6.2.1 加速度峰值对层间滞回能分布的影响
• 6.2.2 加速度峰值对支撑滞回耗能占总滞回耗能比例的影响
• 6.2.3 加速度峰值对框架各构件滞回耗能比例的影响
• 6.3 强震持时的影响
• 6.4 阻尼比的影响
• 6.5 切线模量的影响
• 6.6 支撑长细比的影响
• 6.7 楼层数对滞回耗能沿结构高度分布规律的影响
• 6.8 本章小结
• 第七章 罕遇地震作用下滞回能需求层间分布模式
• 7.1 远场地震公式拟合及误差分析
• 7.2 近场地震公式拟合及误差分析
• 第八章 结论与展望
• 附录一 各算例截面汇总
• 附录二 地震波信息汇总
• 附录三 地震波时程记录
• 参考文献
• 致谢
• 作者简历
• 攻读硕士学位期间所发表的论文