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巨型框架结构的静力与动力弹塑性分析对比研究

作　者: 王小兵
导　师: 余志武
学　校: 中南大学
专　业: 结构工程
关键词: 静力弹塑性分析 模态pushover分析 性能点 高阶振型 塑性铰
分类号: TU313
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 141次
引　用: 3次
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内容摘要


巨型框架结构是近年来在我国迅速发展的一种新型结构体系,对于巨型框架结构抗震性能的研究是一项很重要的内容,既具有理论价值,又具有工程价值。本文首先介绍了国内外静力和动力弹塑性分析方法的研究现状,并总结了静力和动力弹塑性分析方法的优点和不足之处。其次论述了静力弹塑性分析方法的基本原理,并对几种典型的静力弹塑性分析方法进行了论述和比较。本文利用SAP2000分析设计软件对一幢21层方钢管混凝土柱-钢梁巨型框架进行pushover分析,通过在梁、柱两端设立塑性铰来模拟塑性变形,采用3种水平加载方式：均匀分布,倒三角分布,振型分布,用位移控制法进行加载分析。得到了基底剪力-顶点位移曲线、结构达到性能点时的层间位移角、层间剪力和塑性铰发展图,从而发现结构的薄弱部位及破坏情况,对其抗震性能进行评估。本文重点介绍了加州伯克利大学Chopra教授提出的考虑高阶振型的模态pushover分析方法(MPA),并结合能力谱方法对其进行了改进,考虑高阶振型的影响,使其分析结果更接近结构在大震作用下的实际性能。最后,选取了两种天然地震波对算例进行了动力弹塑性时程分析,通过与改进的模态pushover分析结果进行比较,可知两种分析结果基本相符,算例分析表明改进的模态pushover分析方法可以有效考虑高阶振型的影响。确定的各性能目标比均匀分布和倒三角分布的pushover方法确定的性能目标更可靠。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-6
目录  6-8
第一章 绪论  8-21
  1.1 引言  8-11
  1.2 巨型框架结构  11-13
    1.2.1 巨型框架结构的定义  11-12
    1.2.2 巨型框架结构的优点  12
    1.2.3 巨型框架结构的发展概况  12-13
  1.3 静力弹塑性分析方法  13-18
    1.3.1 静力弹塑性分析方法的国内外研究现状  13-16
    1.3.2 静力弹塑性分析方法的优点  16-17
    1.3.3 静力弹塑性分析方法的不足  17-18
  1.4 动力弹塑性时程分析方法  18-20
    1.4.1 动力弹塑性时程分析方法的国内外研究现状  18-19
    1.4.2 动力弹塑性时程分析方法的优点  19
    1.4.3 动力弹塑性时程分析方法的不足  19-20
  1.5 本文主要研究工作  20-21
第二章 静力弹塑性分析方法  21-54
  2.1 概述  21-22
    2.1.1 静力弹塑性分析方法的基本原理  21-22
    2.1.2 静力弹塑性分析方法的基本假定  22
    2.1.3 静力弹塑性分析方法的基本步骤  22
  2.2 静力弹塑性分析方法的理论和相应公式的推导  22-25
    2.2.1 等效单自由度体系的建立  23-25
    2.2.2 目标位移的确定  25
  2.3 典型静力弹塑性分析方法  25-34
    2.3.1 等位移系数法(NSP)  26-28
    2.3.2 能力谱方法(ATC-40)  28-32
    2.3.3 N2方法  32-34
  2.4 水平侧向力加载模式  34-37
    2.4.1 倒三角分布模式  36
    2.4.2 均匀分布模式  36
    2.4.3 指数分布模式  36-37
    2.4.4 振型分布模式  37
  2.5 改进的模态PUSHOVER分析方法  37-40
    2.5.1 模态pushover分析方法  38-40
    2.5.2 改进的模态pushover分析方法  40
  2.6 算例分析  40-53
    2.6.1 结构模型  42-46
    2.6.2 结构反应分析  46-53
  2.7 本章小结  53-54
第三章 动力弹塑性时程分析方法  54-75
  3.1 概述  54-55
    3.1.1 动力弹塑性时程分析方法的基本原理  54
    3.1.2 动力弹塑性时程分析方法的基本假定  54-55
    3.1.3 动力弹塑性时程分析方法的基本步骤  55
  3.2 地震波的选择  55-57
  3.3 振动模型的选择  57-58
  3.4 恢复力特性  58-59
  3.5 结构振动方程的建立  59-60
  3.6 结构振动方程的求解方法  60-62
    3.6.1 振型积分法  61
    3.6.2 直接积分法  61-62
  3.7 算例分析  62-71
    3.7.1 振型积分法  62-67
    3.7.2 直接积分法  67-71
  3.8 静力与动力弹塑性分析对比  71-73
  3.9 本章小结  73-75
第四章 结论与展望  75-77
  4.1 结论  75
  4.2 展望  75-77
参考文献  77-81
致谢  81-82
攻读硕士学位期间参与科研及发表论文情况  82

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 建筑结构 > 结构理论、计算 > 结构弹性和塑性
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