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巨型框架结构的静力性能及抗震设计研究

作 者: 郑钧
导 师: 易伟建;唐明雄
学 校: 湖南大学
专 业: 建筑与土木工程
关键词: 巨型框架结构 修正后的D值法 梁柱数量与布置 构件尺寸比例 静力弹塑性分析
分类号: TU375.4
类 型: 硕士论文
年 份: 2009年
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内容摘要


巨型结构是近二十年以来出现的一种新型超高层建筑结构体系,是由几个大型结构单元所组成的主结构与其它结构单元组成的次结构共同工作,从而获得更大的整体稳定性和更高的效能的高层建筑结构,它是技术经济效应最好的结构体系之一。本文对巨型框架结构的受力性能进行了较为深入的探讨。(1)根据主框架梁下一层次框架柱是否连续,分为次框架柱连续与不连续的巨型框架,它们的计算模型也应有差别。前者考虑主框架梁、柱刚域与剪切变形等因素,应用修正后的D值法可计算无断层的巨型框架结构,此法具有计算简便、精度较高的优点。D值法不能用于有断层柱的情况,本文提出的侧移刚度S的计算方法,计算十分简单、实用、结果准确、适用范围比D值法更广泛,应用它能计算有断层柱的巨型框架结构。(2)随着巨型框架结构的日益增多,框架梁、柱的合理布置成为巨型框架设计的关键问题。在保证框架梁、柱总截面面积相等的基础上,分别改变主框架梁、柱和次框架梁、柱的尺寸与数量,对比分析了巨型框架结构的自振周期、侧移与弯矩等;探讨了主、次框架梁、柱数量与布置对巨型框架受力性能的影响,提出了合理化建议以指导工程实践。(3)主、次框架的比例要适中,过大或过小都会影响其受力而得不到最优的性能,在保证结构框架梁、柱总截面面积相等的基础上,改变主、次框架的尺寸比例以及主框架梁与柱之间的比例,探讨了主、次框架尺寸比例对巨型框架静力和动力性能的影响以及主框架梁、柱尺寸比例对结构受力性能的影响。(4)研究和探讨巨型框架结构的受力和抗震性能,在地震过程中巨型结构的整体稳定性,抗倒塌能力,罕遇地震中塑性铰的出现和分布,结构的内力和变形等,对于扩大巨型框架结构在我国高层建筑工程中的应用以及我国今后相应设计规范或规程的制度,都是非常必要的。本文结合巨型框架设计实例的分析计算和算例的静力弹塑性分析,进一步探讨巨型框架结构的受力、抗震抗倒塌性能及安全性能。同时在本文研究的基础上,参考常见的高层建筑结构(特别是框架结构)的抗震设计原则和方法,借鉴相关的研究成果,对巨型框架结构的设计方法及构造要求进行了总结,给出了建议。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章 绪论  10-20
  1.1 巨型框架结构的概念、分类及特点  10-17
    1.1.1 巨型框架结构的概念  10
    1.1.2 巨型框架结构的分类  10-16
    1.1.3 巨型框架结构的特点  16-17
  1.2 巨型框架结构的国内外研究现状  17-18
  1.3 本文研究内容  18-20
第2章 巨型框架结构的简化计算  20-33
  2.1 前言  20
  2.2 次框架柱连续的巨型框架简化计算  20-25
    2.2.1 杆件刚域长度的取值与剪切变形的计算  21-23
    2.2.2 D 值修正  23
    2.2.3 算例  23-25
  2.3 次框架柱不连续的巨型框架简化计算  25-31
    2.3.1 框架柱侧移刚度的计算模型  25-27
    2.3.2 框架柱的侧移刚度  27-28
    2.3.3 算例  28-31
  2.4 本章小结  31-33
第3章 梁、柱数量与布置对巨型框架受力性能的影响  33-41
  3.1 前言  33
  3.2 算例1:主框架梁、柱数量与布置对巨型框架受力性能的影响  33-38
    3.2.1 结构信息  33-35
    3.2.2 计算分析  35-38
  3.3 算例2:次框架梁、柱数量与布置对巨型框架受力性能的影响  38-40
    3.3.1 结构信息  38-39
    3.3.2 计算分析  39-40
  3.4 本章小结  40-41
第4章 构件尺寸比例对巨型框架受力性能的影响  41-48
  4.1 前言  41
  4.2 算例1:主、次框架尺寸比例对巨型框架受力性能的影响  41-46
    4.2.1 结构信息  41-42
    4.2.2 计算分析  42-46
  4.3 算例2:主框架梁、柱尺寸比例对巨型框架受力性能的影响  46-47
    4.3.1 结构信息  46
    4.3.2 计算分析  46-47
  4.4 本章小结  47-48
第5章 巨型框架结构的抗震性能分析及设计建议  48-60
  5.1 前言  48
  5.2 巨型框架结构设计实例  48-52
    5.2.1 工程简介  48-50
    5.2.2 计算分析  50-52
  5.3 算例:巨型框架结构的静力弹塑性分析  52-56
    5.3.1 结构信息  52-53
    5.3.2 计算分析  53-56
  5.4 关于巨型框架结构设计的建议  56-58
    5.4.1 合理的抗震体系  56
    5.4.2 结构布置  56-57
    5.4.3 截面设计  57-58
  5.5 本章小结  58-60
结论  60-62
参考文献  62-66
附录A(攻读学位期间发表的学术论文目录)  66-67
致谢  67

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 建筑结构 > 混凝土结构、钢筋混凝土结构 > 钢筋混凝土结构 > 框架
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