超高层框架—核心筒结构地震响应及弹塑性分析研究

发布时间：2017-10-24 17:31

  本文关键词：超高层框架—核心筒结构地震响应及弹塑性分析研究

  更多相关文章： 高层建筑 框架——核心筒结构 弹塑性分析 抗震设计

【摘要】：近年来,随着社会经济的发展,越来越多的超高层建筑被设计建造出来。随着超高层建筑在现代城市中越来越多,地震这一具有很大的随机性以及极大破坏性的自然灾害,往往会带来难以估计的经济与社会损失。而现在的城市建筑越建越高,结构越来越复杂,完全采用弹性理论的设计方法很难满足现在的需求,从历次地震的震害结果更是证实了这一点。同时随着而今抗震理论程度的提高以及计算机技术的进步,此后弹塑性分析会越来越普遍以及越来越受到重视。本文围绕抗震设计中“三水准,两阶段”的要求,对安徽阜阳某超高层框架—核心筒结构建筑进行了分析。首先在多遇地震及风荷载作用下,对其计算结果进行了分析比较,验证了结构在基于规范反应谱法计算的各项结构指标合理、准确,确保了建筑结构的整体性能和构件截面设计的合理性。再对结构进行了弹性时程分析,将其时程分析下的位移角以及结构基底剪力对反应谱分析下的结构进行比较,确保建筑结构在多遇地震烈度作用下抗震设计的准确性。同时通过建立不同模型的对比分析,探究了在复杂高层结构中设置加强层对减小结构地震力下的侧移具有显著的作用。本文利用有限元软件,分别对整个结构进行了静力弹塑性分析以及动力弹塑性分析。在分析计算之前,首先阐述了有限元软件使用的材料本构关系,还有对结构定义的塑性铰模型。进行静力弹塑性分析之前,简单叙述了静力弹塑性分析的原理,介绍了什么是能力谱与需求谱以及性能点的计算方法。同样的在动力弹塑性分析方法中介绍了梁柱单元用于动力分析的滞回曲线,以及地震波的选择的基本原则。通过计算,我们首先得到了结构在弹塑性状态下的位移角,这是规范对建筑结构弹塑性状态下的唯一限值要求,结构满足规范要求。更为重要的是,结构设计人员要观察结构在弹塑性状态下的屈服机制是否合理。从塑性铰图片中可见,框架梁柱中的塑性铰主要出现在梁端,未出现在柱端,可保证结构“二道防线”未破坏。在结构底部,核心筒剪力墙出现了少许剪切破坏,可见在底部加强区采取一定的构造措施的重要性。经过对结构弹塑性状态的分析,可见结构满足一般的性能要求,屈服机制合理,可以保证“大震不倒”。结论表明,弹塑性分析是一种针对第二阶段抗震设计,保证结构达到性能目标的可靠、有效的分析方法。通过对结构的弹塑性分析,跳出了结构设计只进行构件设计的狭隘格局。通过观察塑性铰以及破坏云图,可以直观看到结构的出铰顺序以及破坏程度,以及呈现地震下的薄弱层情况,便于设计人员贯彻抗震设计理念,从抗震概念而非仅仅抗震计算进行设计。
【关键词】：高层建筑 框架——核心筒结构 弹塑性分析 抗震设计
【学位授予单位】：安徽建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU973.2
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 第一章 绪论14-22
• 1.1 本文研究背景和意义14-15
• 1.1.1 本文研究的背景14-15
• 1.1.2 本文研究的意义15
• 1.2 高层建筑及其抗震理论的发展析15-20
• 1.2.1 高层建筑结构设计特点15-17
• 1.2.2 超高层建筑结构体系的选择17-18
• 1.2.3 抗震理论的发展18-20
• 1.3 弹塑性分析理论的发展及其研究现状20-21
• 1.4 本文研究的内容21-22
• 第二章 弹塑性分析方法简述22-30
• 2.1 静力弹塑性22-27
• 2.1.1 基本原理22-23
• 2.1.2 基本假定23-24
• 2.1.3 水平加载模式24-25
• 2.1.4 目标位移的确定25-27
• 2.2 动力弹塑性27-30
• 2.2.1 基本假定27
• 2.2.2 弹塑性动力表达式27-28
• 2.2.3 弹塑性动力时程分析计算的实施过程28
• 2.2.4 动力方程的积分方法28-30
• 第三章 多遇地震及风荷载下的弹性阶段分析30-48
• 3.1 工程概况30
• 3.2 结构设计参数的确定30-31
• 3.2.1 基本设计标准30
• 3.2.2 风、雪等自然条件30
• 3.2.3 地震信息有关参数30-31
• 3.2.4 调整信息31
• 3.3 结构计算结果指标要求31-36
• 3.3.1 结构计算结构指标的说明31-33
• 3.3.2 工程中结构计算结构指标的分析33-36
• 3.4 弹性时程分析36-40
• 3.4.1 弹性时程分析地震波选择36-39
• 3.4.2 弹性时程分析结构分析39-40
• 3.5 更高烈度下减小结构侧移对策的研究40-47
• 3.5.1 加强层40-41
• 3.5.2 工程算例41-46
• 3.5.3 结论46-47
• 3.6 小结47-48
• 第四章 罕遇地震下结构的静力弹塑性分析48-67
• 4.1 静力弹塑性分析目的与原理48-51
• 4.1.1 分析主要目的48
• 4.1.2 材料的本构关系48-50
• 4.1.3 构件塑性铰特征模拟50-51
• 4.1.4 加载模式与终止控制条件51
• 4.2 抗震性能评价51-62
• 4.2.1 性能点51-54
• 4.2.2 层间位移角54-55
• 4.2.3 层剪力55-56
• 4.2.4 塑性铰分布56-62
• 4.3 PKPM PUSH计算结果及其对比62-66
• 4.3.1 性能点62-63
• 4.3.2 塑性铰分布63-66
• 4.4 小结66-67
• 第五章 罕遇地震下结构的动力弹塑性时程分析67-82
• 5.1 动力弹塑性时程分析目的与原理67-69
• 5.1.1 动力弹塑性时程分析目的67
• 5.1.2 材料的本构关系67
• 5.1.3 构件模拟67-69
• 5.2 地震波的选择69-71
• 5.3 结构计算参数71
• 5.4 结构变形结果71-74
• 5.5 抗震性能评价74-81
• 5.5.1 建筑结构层间位移角74
• 5.5.2 建筑结构的层剪力74-75
• 5.5.3 塑性铰75-81
• 5.6 小结81-82
• 第六章 结论与展望82-84
• 6.1 结论82-83
• 6.2 展望83-84
• 参考文献84-87
• 致谢87-88
• 作者简介及读研期间主要科研成果88

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 潘立功,刘信声,徐秉业;加速旋转圆轴的弹塑性分析[J];固体力学学报;1988年03期

2 周婧;郭达文;李想;;快速实现双力学模型弹塑性分析的一种方法[J];广东建材;2013年06期

3 林祥都;;弹塑性分析中的应变法[J];深圳大学学报;1988年Z1期

4 马杭;边界元初应变法弹塑性分析的预测—校正迭代法[J];上海力学;1991年03期

5 刘大维;王琦;;梁和轴的弹塑性分析[J];机械工程师;1992年03期

6 刘建秀;双肢剪力墙及框剪结构弹塑性分析的样条函数方法[J];郑州轻工业学院学报;1992年01期

7 詹肇麟;周振球;周效军;;球推压孔精整加工的弹塑性分析[J];云南工学院学报;1993年03期

8 秦荣，谢肖礼;结构弹塑性分析的新方法[J];广西大学学报(自然科学版);1994年03期

9 黄行松;某高层建筑地震弹塑性分析[J];福建建筑;1998年04期

10 弗兰西斯.天雷,韦增欣;不确定性结构的弹塑性分析 :模型及其解法(英文)[J];广西大学学报(自然科学版);2001年01期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 李鹏;叶飞;戚承志;陈金科;;弹塑性分析原理及其在实际工程中的应用[A];建筑结构高峰论坛——复杂建筑结构弹塑性分析技术研讨会论文集[C];2012年

2 聂国隽;钱若军;仲政;;空间梁的弹塑性分析[A];第三届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C];2003年

3 王成;干腾君;邓安福;;有限宽板偏心裂纹在裂纹面受两对点力时的弹塑性分析[A];第七届全国结构工程学术会议论文集（第Ⅰ卷）[C];1998年

4 李云贵;;建筑结构弹塑性分析研究与应用[A];首届工程设计高性能计算（HPC）技术应用论坛报告集[C];2007年

5 焦柯;吴桂广;赖鸿立;赵云龙;;建筑结构弹塑性分析软件应用若干问题探讨[A];建筑结构高峰论坛——复杂建筑结构弹塑性分析技术研讨会论文集[C];2012年

6 包慧荣;聂国隽;钱若军;;二次规划法在结构的弹塑性分析中的应用[A];第九届空间结构学术会议论文集[C];2000年

7 陈俞;杨庆山;田玉基;;基于并联-纤维组合模型的结构弹塑性分析方法[A];第十三届全国结构工程学术会议论文集（第Ⅰ册）[C];2004年

8 聂国隽;钱若军;;空间杆系钢结构弹塑性分析力学模型及分析方法述评[A];第二届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C];2002年

9 冯辉;谢丽丽;崔俊;于秋波;;比克大厦结构动力弹塑性分析[A];第三届全国建筑结构技术交流会论文集[C];2011年

10 雷淑忠;郭兵;沈祖炎;;高层建筑结构抗震弹塑性分析方法比较研究[A];第19届全国结构工程学术会议论文集（第Ⅰ册）[C];2010年

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 尚晓江;高层建筑混合结构弹塑性分析方法及抗震性能的研究[D];中国建筑科学研究院;2008年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 黄骥;广州某超高层住宅抗震设计与弹塑性分析[D];广州大学;2016年

2 柳聚鹏;庆阳西峰区某大底盘双塔框剪结构弹塑性分析[D];兰州交通大学;2016年

3 王亚光;超高层框架—核心筒结构地震响应及弹塑性分析研究[D];安徽建筑大学;2016年

4 关昀;高温（火灾）环境下大跨度预应力钢梁的弹塑性分析[D];安徽建筑大学;2016年

5 陈星霞;基于构件能量等效原理的框架结构拟弹塑性分析方法研究[D];华南理工大学;2010年

6 梁崇;框架结构拟弹塑性分析方法的影响因素研究[D];华南理工大学;2011年

7 邵冰莓;高层框架结构弹塑性分析方法研究[D];西南交通大学;2013年

8 何志泽;地震作用下钢筋混凝土框架结构的弹塑性分析[D];西南交通大学;2008年

9 玉军;钢筋混凝土高层建筑结构抗震弹塑性分析方法的研究及其应用[D];湖南大学;2007年

10 柳冰强;框架结构拟弹塑性分析方法中刚度折减修正系数的取值研究[D];华南理工大学;2012年

，

本文编号：1089798