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钢筋混凝土异形柱框架结构抗震性能研究

作　者: 罗锋
导　师: 刘小渝；沈小俊
学　校: 重庆交通大学
专　业: 结构工程
关键词: 异形柱结构 受力分析 抗震性能 地震作用
分类号: TU352.11
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 42次
引　用: 1次
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内容摘要


随着城市建设的发展,出现了很多新型的建筑结构形式,钢筋混凝土异形柱框架结构就是其中之一。这种结构以室内不出现棱角、便于家具布置、扩大房间的有效使用面积等优点,在我国许多城市得到推广和应用。由于具有良好的建筑功能,近年来钢筋混凝土异形柱框架结构得到了较广泛的应用。作为一种较新的结构体系,其从未经受过地震的考验,对这种结构在大震作用下的弹塑性变形分析和抗震性能方面的评估方法和试验研究都存在不足。因此,研究钢筋混凝土异形柱结构体系的抗震性能和设计方法,具有重要的理论意义和实用价值。本文首先对等肢异形柱、不等肢异形柱和底层加支撑的等肢异形柱三种不同结构建立有限元模型,进行模态分析,对比三种结构的动力特性(频率、振型)作为动力分析的基础。对模型输入天津波、EI-Centro波、人工合成波进行动力时程分析,对比在不同地震波作用下各结构侧向最大位移、层间位移、层间位移角以及各柱子的轴力、弯矩、轴压比等特性。分析各框架结构在地震作用下的变形特性及内力分布规律。其次,通过对一榀三层钢筋混凝土异形柱框架结构利用ANSYS有限元软件进行数值模拟分析,并将其模拟结果与试验结果相比较,二者吻合较好,表明用ANSYS有限元软件模拟异形柱框架结构在低周反复荷载作用下的延性性能可行。模拟较好的反映了框架从加载直到破坏的各个过程中延性性能的变化。最后,对异形柱结构进行受力分析后,明确提出对异形柱设计时应以提高抗震性能为目标,尽可能减少采用异形柱后对结构抗震的不利影响。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章 绪论  7-15
  1.1 研究背景  7-8
  1.2 钢筋混凝土异形柱框架结构特点  8-9
  1.3 钢筋混凝土异形柱框架结构的研究现状  9-12
    1.3.1 国外研究现状  9-11
    1.3.2 国内研究现状  11-12
  1.4 研究中仍存在的问题  12-13
  1.5 本文的主要研究内容  13-15
第二章 钢筋混凝土异形柱框架结构体系抗震性能分析  15-39
  2.1 结构概况及参数  15-17
  2.2 静力分析  17-20
  2.3 各异形柱框架结构的振型比较  20-24
  2.4 各异形柱框架结构周期比较  24-25
  2.5 动力分析  25-37
    2.5.1 层位移比较  25-28
    2.5.2 层间位移角  28-31
    2.5.3 异形柱框架结构时程曲线分析比较  31-33
    2.5.4 异形柱框架结构的轴力比较  33-34
    2.5.5 异形柱框架结构在水平地震作用下轴压比比较  34-37
  2.6 本章小结  37-39
第三章 一榀异形柱框架有限元模拟分析  39-71
  3.1 有限元的发展趋势  39-42
    3.1.1 有限元分析基本步骤  42
  3.2 ANSYS 介绍  42-45
  3.3 ANSYS 结构分析的流程  45-47
    3.3.1 钢筋混凝土模型的建立  46
    3.3.2 有限元模型的网格化  46-47
    3.3.3 边界及加载  47
    3.3.4 求解  47
  3.4 常用单元介绍  47-51
    3.4.1 空间梁单元刚度矩阵  47-49
    3.4.2 空间壳体单元刚度矩阵  49-51
  3.5 结构动力问题的有限元法  51-55
    3.5.1 运动方程  51-52
    3.5.2 单元的质量矩阵  52
    3.5.3 单元的阻尼矩阵  52-53
    3.5.4 动力方程的求解方法  53-55
  3.6 钢筋混凝土异形截面柱框架有限元介绍  55-60
  3.7 钢筋混凝土异形柱框架 ANSYS 模拟分析  60-69
    3.7.1 钢筋混凝土异形柱框架模型的建立  60-63
    3.7.2 钢筋混凝土异形柱框架ANSYS 分析模拟  63-69
  3.8 本章小结  69-71
第四章 工程实例分析  71-78
  4.1 工程概况  71-73
  4.2 楼层位移  73-74
  4.3 顶层时程位移  74-77
    4.3.1 顶层刚度中心位移(mm)  74-75
    4.3.2 顶层角点在不同荷载角度各种时程工况下的位移（mm）  75-77
  4.4 本章小结  77-78
第五章 钢筋混凝土异形柱框架结构的工程设计建议  78-82
  5.1 重视概念设计  78-80
  5.2 设计延性结构和延性构件  80-81
  5.3 在高层建筑中避免使用单一异形柱框架结构  81
  5.4 角部异形柱结构应提高设计安全度，防止连续倒塌  81-82
第六章 结论及展望  82-84
  6.1 结论  82-83
  6.2 展望  83-84
致谢  84-85
参考文献  85-87
在学期间发表的论著及取得的科研成果  87

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 建筑结构 > 特种结构 > 抗震动结构、防灾结构 > 耐震、隔震、防爆结构 > 抗震结构
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