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高层建筑结构竖向地震作用下振型分解反应谱法分析研究
作 者: 孙瑞祥
导 师: 李亚娥
学 校: 兰州理工大学
专 业: 结构工程
关键词: 高层建筑结构 竖向地震 振型分解反应谱 有限元分析 抗震
分类号: TU973.31
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
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内容摘要
目前,对高层建筑结构在竖向地震作用下采用的振型分解反应谱法研究较少,规范采用的底部轴力法较为粗糙且仅限于地震烈度9度地区。汶川5.12地震显示出近场地震的竖向地震加速度与水平地震加速度比值较规范规定值大,高层建筑结构的竖向地震反应被低估。研究出准确且较为实用的竖向地震计算方法可以保障高层建筑的安全度,进而保护国家和人民的生命财产安全。本文运用SAP2000软件对常见高层建筑结构进行底部轴力法和振型分解反应谱法的在竖向地震作用下整体分析。在分析中得出了在这两种计算方法下高层建筑结构地震反应的不同,指出了底部轴力法的不足。本文的分析结果表明:(1)在计算高层建筑竖向地震作用时采用振型分解反应谱法较底部轴力法更为精确。(2)在竖向地震作用下高层建筑结构出现的柱与柱之间、柱与墙之间的竖向错动问题,同样也采用振型分解反应谱法和底部轴力法进行分析比较。(3)在竖向地震作用下的大跨度结构,当柱子的自振周期和屋盖的自振周期相近时,会出现类似于鞭鞘效应的二次共振现象,这种现象会引起大跨梁弯矩和位移的急剧增大。
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全文目录
摘要 7-8 Abstract 8-9 第1章 绪论 9-18 1.1 概述 9 1.2 竖向地震作用的危害 9-13 1.2.1 国内竖向地震作用对建筑结构的破坏现象 9-12 1.2.2 国外竖向地震作用对建筑物的破坏现象 12-13 1.2.3 竖向地震作用对地下结构的影响 13 1.2.4 竖向地震作用对岩土体破坏的实例 13 1.3 对地震作用的观点 13-15 1.3.1 传统观点 13-14 1.3.2 国内外学者的观点 14-15 1.4 地震近场加速度峰值比较 15-16 1.5 分析竖向地震的重要性及意义 16 1.6 本文的主要工作 16-18 第2章 结构地震反应分析方法及有限元模型的建立 18-25 2.1 底部轴力法 18-19 2.1.1 底部剪力法简述 18 2.1.2 底部轴力法简述 18-19 2.2 振型分解反应谱法 19-22 2.2.1 振型分解反应谱法简述 19-21 2.2.2 采用振型分解反应谱法的计算步骤 21-22 2.3 有限元法的发展概况 22-23 2.4 有限元法的基本原理 23 2.5 大型有限元分析软件SAP2000 概述 23-24 2.6 本章小结 24-25 第3章 常见高层结构的竖向地震分析 25-49 3.1 框架结构的竖向地震分析 25-32 3.1.1 模型简介 25-29 3.1.3 框架结构模型的振型分解反应谱法分析 29-30 3.1.4 两种方法所得框架梁弯矩对比分析 30-32 3.2 框架-剪力墙结构的竖向地震分析 32-41 3.2.1 模型简介 33-34 3.2.2 框架-剪力墙结构模型的MODAL 分析 34-37 3.2.3 框架-剪力墙结构的振型分解反应谱法分析 37-38 3.2.4 两种方法所得框架-剪力墙结构框架梁弯矩对比分析 38-41 3.3 框架-核心筒结构的竖向地震分析 41-47 3.3.1 模型简介 41-42 3.3.2 框架-核心筒结构模型的MODAL 分析 42-44 3.3.3 框架-核心筒结构的振型分解反应谱法分析 44-46 3.3.4 两种方法所得框架-核心筒结构框架梁弯矩对比分析 46-47 本章小结 47-49 第4章 大跨结构在竖向地震下的二次共振分析 49-52 4.1 大跨结构的二次共振简述 49 4.2 大跨结构的有限元模型 49 4.3 模型计算与分析 49-51 本章结论 51-52 结论 52-54 参考文献 54-57 致谢 57-58 附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文目录 58
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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 高层建筑 > 高层建筑结构 > 各种结构设计 > 抗震设计
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