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超高大跨单层厂房结构选型与抗震性能研究

作　者: 付宝明
导　师: 张敬书
学　校: 兰州大学
专　业: 防灾减灾工程及防护工程
关键词: 超高大跨单层厂房 结构选型 振型分解反应谱法 弹性动力时程分析 弹塑性动力时程分析
分类号: TU352.11
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


超高、大跨厂房结构受力复杂,为保证其安全可靠,选择合适的结构型式,并对其进行抗震性能分析,是非常有必要的。拟建的某超高大跨单层厂房净空间不小于260×100×100m,两端大门尺寸不小于70×70m,属于超高、大跨、空旷建筑,其下部支承结构和屋盖结构的合理选型将对该厂房的安全、经济性产生重大影响。本文以该厂房为工程背景,针对该建筑的结构选型和抗震性能分析做了一系列工作：进行了以抗侧力体系为核心的结构选型,给出推荐方案,进行了推荐方案结构在多遇和罕遇地震下的抗震分析。通过这些工作主要取得了以下结论：(1)按照超高大跨单层工业厂房结构选型的原则,利用结构选型的方法和途径中的概念设计、实例类比、系统优化的方法,提出了7大类12个结构方案,对在相同高度、相同跨度、相同荷载及工况下的不同的结构方案进行分析计算,通过对结构变形、内力、材料用量以及施工难度进行比较分析,得出了钢管混凝土框架-支撑-混凝土筒体混合结构为推荐建议方案。(2)对结构进行了弹性时程分析,结果表明：弹性时程分析计算结果整体上大于振型分解反应谱法计算结果,这说明运用振型分解反应谱法来进行超高大跨单层厂房设计计算是偏不安全的,应运用时程分析法进行校核；从三组地震波的时程分析结果来看,X向楼层位移与反应谱计算的结果相似,但是各个波计算的结果比较离散,从13层处开始发生突变,主要是受大门桁架影响,设计中要继续对大门桁架部位进行优化,进行内力和构件调整,Y向楼层位移小于反应谱计算的结果；X、Y向层间位移角均大于反应谱法计算的结果,X向主要处于12-17层,Y向主要处于所有楼层,结构最大层间位移角平均值略小于规范限值,结构整体位移处于合理范围内,说明本工程结构可以满足“小震不坏”的性能要求。(3)对结构进行罕遇地震下的弹塑性时程分析,表明：结构的塑性层间位移角满足规范限值；结构的塑性发展情况表明,结构在罕遇地震下仍具有较强的承载能力,塑性铰主要出现在支撑杆件端部,有利于合理地耗散能量；混凝土筒体底部的部分剪力墙出现水平裂缝,钢管混凝土柱未出现塑性铰,结构能够满足“大震不倒”的要求。

全文目录


中文摘要  3-5
Abstract  5-9
第一章 绪论  9-18
  1.1 工业建筑的发展简述  9-12
  1.2 超高大跨单层工业厂房的应用  12-16
    1.2.1 国外超高大跨单层工业厂房实例  12-13
    1.2.2 国内超高大跨单层工业厂房实例  13-16
  1.3 论文选题目的及主要工作  16-18
    1.3.1 选题目的及研究意义  16-17
    1.3.2 主要工作  17-18
第二章 结构选型理论及工业厂房结构选型原则  18-24
  2.1 结构选型理论  18-22
    2.1.1 结构选型的原则  18-19
    2.1.2 结构选型的手段和途径  19-22
  2.2 超高大跨度单层工业厂房结构选型原则  22-24
    2.2.1 满足功能要求的选型原则  22-23
    2.2.2 结构受力要求的选型原则  23-24
第三章 某超高大跨单层厂房结构选型  24-36
  3.1 结构特点与对策  24-28
    3.1.1 抗侧力体系  25-27
    3.1.2 屋盖结构  27-28
    3.1.3 厂房超大门洞对结构体系的影响  28
  3.2 方案选择与计算分析  28-36
    3.2.1 方案组合及外部条件  28-31
    3.2.2 计算软件简介  31
    3.2.3 结算结果  31-36
第四章 某超高大跨厂房在多遇地震下地震响应分析  36-42
  4.1 引言  36
  4.2 反应谱分析  36-37
    4.2.1 工况设置  36
    4.2.2 PMSAP计算的反应谱分析结果  36-37
  4.3 弹性时程分析  37-41
    4.3.1 地震波选择  37-39
    4.3.2 工况设置  39
    4.3.3 计算结果分析  39-41
  4.4 弹性时程分析总结  41-42
第五章 某超高大跨厂房在罕遇地震作用下的地震响应  42-59
  5.1 有关规范的规定  42
  5.2 罕遇地震作用下弹塑性变形验算的方法  42-45
    5.2.1 规范推荐的弹塑性层间位移的简化计算法  43
    5.2.2 静力弹塑性分析方法  43-44
    5.2.3 弹塑性时程分析法  44
    5.2.4 EPDA程序简介  44-45
  5.3 利用EPDA软件进行结构弹塑性动力时程分析  45-58
    5.3.1 工况设定  45
    5.3.2 X向弹塑性动力时程分析结果  45-52
    5.3.3 Y向弹塑性动力时程分析结果  52-58
  5.4 本章结论  58-59
第六章 结论和展望  59-61
  6.1 主要结论  59-60
  6.2 研究展望  60-61
参考文献  61-64
附录A 超高大跨单层厂房结构选型备选方案图  64-73
在学期间的研究成果  73-74
致谢  74

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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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