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框架结构侧向荷载作用方式与目标位移研究

作　者: 曾奔
导　师: 陈平；赵冬
学　校: 西安建筑科技大学
专　业: 结构工程
关键词: 静力弹塑性分析侧向荷载目标位移等效单自由度
分类号: TU323.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 122次
引　用: 5次
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内容摘要

近年来强烈地震所造成的损失让人们认识到现行抗震设计思想在抗震设计理念和适应社会需求等方面都存在一定的不足。因此,基于性能的抗震设计成为了抗震设计的主要发展方向。Push-over是目前广泛应用于评估结构抗震性能的一种静力弹塑性分析方法。本文采用了不同侧向荷载分布方式,对不同高度的框架结构进行了Push-over分析,并对框架结构目标位移的求取提出一种新的等效单自由度方法。首先本文系统地阐述了Push-over方法的应用背景、基本原理、发展历程和优缺点,并以此为基础,对影响Push-over方法的准确性最为关键的其中一个因素——侧向荷载的分布形式进行了较为深入的研究。其次利用ETABS程序分别对五层、九层和十二层规则框架施加不同的侧向分布荷载进行模拟分析,研究了加载模式、层数、振型等因素对框架结构的抗震性能、层间位移、屈服机制等的影响。接着针对Push-over分析方法的特点,对等效单自由度提出了一种新的等效方法。本方法的主要假设是施加于框架结构上的侧向分布荷载是动力荷载,因此可用等效侧向荷载代替了动力平衡方程中的地震作用,从而可直接利用基底剪力一顶点位移曲线,避免了一般等效方法中的转换过程;同时利用强度折减系数对弹性加速度反应谱进行折减,根据等效周期求出相应目标位移,避免了复杂的迭代过程。最后用该方法对一框架进行了分析计算。结果表明,该方法简单实用,对结构计算分析有一定的参考价值。

全文目录

1. 绪论  9-18
  1.1 引言  9
  1.2 静力弹塑性Push-over分析方法的提出  9-12
    1.2.1 结构抗震理论发展概述  9-10
    1.2.2 基于结构性能的抗震设计理论方法的提出与发展  10-12
  1.3 静力弹塑性Push-over分析方法的发展和研究概况  12-14
    1.3.1 Push-over分析方法在国外的研究概况  12-13
    1.3.2 Push-over分析方法在国内的研究概况  13-14
  1.4 静力弹塑性Push-over分析方法的优点及所存在的问题  14-17
    1.4.1 Push-over分析方法的优点  14-15
    1.4.2 Push-over分析方法存在的问题  15-17
  1.5 本文的主要研究内容  17-18
2. 静力弹塑性Push-over分析理论原理  18-28
  2.1 概述  18
  2.2 静力弹塑性Push-over分析方法的基本原理  18-22
    2.2.1 基本原理  18
    2.2.2 静力弹塑性Push-over分析方法的基本假定和大致步骤  18
    2.2.3 Push-over分析法的实施步骤  18-20
    2.2.4 静力弹塑性Push-over分析方法的理论和相应公式的推导  20-22
  2.3 静力弹塑性Push-over分析方法的计算模型  22-27
    2.3.1 整体分析模型  22-23
    2.3.2 单元分析模型  23-24
    2.3.3 恢复力模型  24-25
    2.3.4 塑性铰的确定  25-27
  2.4 静力弹塑性Push-over分析方法的目的及应用领域  27
    2.4.1 Push-over分析方法的目的  27
    2.4.2 目前Push-over方法的主要应用领域  27
  2.5 小结  27-28
3. 典型的静力弹塑性Push-over分析方法  28-44
  3.1 概述  28
  3.2 Q模型方法  28-30
    3.2.1 Q模型的建立  28-29
    3.2.2 Q模型方法的特点  29-30
  3.3 能力谱方法(ATC-40)  30-33
    3.3.1 能力谱方法的步骤  30-33
    3.3.2 目标位移的计算  33
  3.4 等位移系数法  33-36
    3.4.1 等位移系数法的实施步骤(NSP)  33-34
    3.4.2 目标位移的计算公式  34-36
    3.4.3 有效基本周期的计算  36
  3.5 N2方法  36-38
    3.5.1 N2方法的实施步骤  36-38
  3.6 适应谱方法  38-40
  3.7 模态Push-over分析方法  40-42
    3.7.1 模态Push-over方法的基本假设和步骤  40-41
    3.7.2 等效单自由度的体系的建立  41-42
  3.8 小结  42-44
4. Push-over分析中加载模式的研究  44-54
  4.1 概述  44
  4.2 水平加载模式  44-47
  4.3 算例分析  47-53
    4.3.1 结构模型及假设  47-48
    4.3.2 结构反应分析  48-53
  4.4 小结  53-54
5. Push-over分析中目标位移的研究  54-63
  5.1 目标位移的改进研究  54-59
    5.1.1 从动力学角度看Push-over法  54-55
    5.1.2 等效单自由度的改进研究  55-57
    5.1.3 目标位移的确定  57-59
    5.1.4 建议推覆分析步骤  59
  5.2 工程实例分析验证  59-62
    5.2.1 计算模型和基本假定  59
    5.2.2 改进Push-over方法的反应分析  59-62
  5.3 小结  62-63
6. 结论和展望  63-65
  6.1 结论  63
  6.2 展望  63-65
致谢  65-66
参考文献  66-69

框架结构侧向荷载作用方式与目标位移研究

内容摘要

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