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既有钢筋混凝土框架顶部钢结构加层体系受力分析

作　者: 程河山
导　师: 宋建学
学　校: 郑州大学
专　业: 结构工程
关键词: 土木建筑工程设计钢结构加层地震反应动力特性节点构造
分类号: TU391
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

采用钢结构对多层钢筋混凝土框架结构进行加层后,结构的整体质量、周期、刚度、阻尼比等都会跟着发生变化。这时只对加层部分进行设计计算是不合理的,也是不安全的,应该对整体结构进行计算分析。以郑州金博大加层工程为研究对象,运用工程设计软件PKPM对原4层钢筋混凝土框架结构增加2层钢结构进行结构动力特性分析,并在此基础上选取具有代表性的简化模型。运用ANSYS有限元软件对加层后整体结构在多遇地震下的受力情况进行分析,研究结构的周期、位移、层间位移角、层间剪力、侧向刚度等参数的变化规律,并通过变化设计条件,研究整体结构的动力特性。主要研究结论：1、多层框架结构底部剪力随着加层的增多逐渐减小；原结构2层处为薄弱层；随着加层的增多,地震作用影响越来越大。2、对原结构4层框架进行加层的最高层数为3层。对于上部增加2层钢结构的整体结构而言,随着下部结构层数的增多,对第一加层的影响较大。3、对原结构4层增加2层钢结构,加层钢柱截面的增大,可以减少第一加层的结构内力。对本文实例工程而言,箱型钢柱在地震作用下的最小截面尺寸不宜小于370×370×16×16mm。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-7
目录  7-10
1 绪论  10-20
  1.1 课题的研究背景及意义  10-12
  1.2 加层的结构形式  12-14
    1.2.1 直接加层法  13
    1.2.2 改变荷载传力路径加层法  13
    1.2.3 外套加层法  13-14
    1.2.4 室内加层法  14
    1.2.5 地下加层法  14
  1.3 国内外研究现状  14-18
    1.3.1 国外研究现状  15-16
    1.3.2 国内研究现状  16-18
  1.4 目前存在的问题  18
  1.5 本文的研究内容  18-20
2 实证工程  20-34
  2.1 工程概况  20-24
  2.2 PKPM设计分析  24-34
    2.2.1 金博大模型分析  24-27
    2.2.2 简化模型分析  27-34
3 钢结构加层体系地震反应分析  34-47
  3.1 有限元模型及分析方法  34-35
    3.1.1 有限元模型的建立  34
    3.1.2 有限元的分析方法  34-35
      3.1.2.1 模态分析  34-35
      3.1.2.2 反应谱分析  35
  3.2 简化模型结构  35-42
    3.2.1 工程概况  35-37
    3.2.2 建模  37
    3.2.3 模态分析  37-39
    3.2.4 反应谱分析  39-42
  3.3 PKPM设计软件结果分析对比  42-47
    3.3.1 振动周期的比较  42-43
    3.3.2 楼层水平最大位移比较  43-44
    3.3.3 层间位移角比较  44
    3.3.4 楼层层间剪力比较  44-45
    3.3.5 侧向刚度比较  45-46
    3.3.6 分析模型验证  46-47
4 参数变化的虚拟设计  47-68
  4.1 改变加层层数  47-57
    4.1.1 建模  47-49
    4.1.2 模态分析  49-52
    4.1.3 反应谱分析  52-57
  4.2 改变下部结构层数  57-63
    4.2.1 建模  57-58
    4.2.2 模态分析  58-60
    4.2.3 反应谱分析  60-63
  4.3 改变加层钢柱截面尺寸  63-68
    4.3.1 模态分析  64-65
    4.3.2 反应谱分析  65-68
5 钢结构加层的节点设计  68-81
  5.1 加层节点受力特征及设计选型  68-70
  5.2 加层节点强度设计  70-74
    5.2.1 国内外设计研究  70-72
      5.2.1.1 童树根研究  70-72
      5.2.1.2 陈以—研究  72
      5.2.1.3 中岛茂寿研究  72
      5.2.1.4 秋山宏研究  72
    5.2.2 节点设计  72-74
      5.2.2.1 抗弯承载力验算  73
      5.2.2.2 抗剪承载力验算  73-74
      5.2.2.3 栓钉承载力验算  74
  5.3 加层节点构造要求  74-77
  5.4 实证工程加层节点设计  77-81
6 结论与展望  81-83
  6.1 结论  81
  6.2 展望  81-83
参考文献  83-85
致谢  85-86
个人简历  86

既有钢筋混凝土框架顶部钢结构加层体系受力分析

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