弹塑性分析在超高层建筑中的研究与应用
本文关键词:弹塑性分析在超高层建筑中的研究与应用 出处:《沈阳建筑大学》2014年硕士论文 论文类型:学位论文
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【摘要】:当今抗震设计的理论产生与发展经过了一个较长的演变过程,随着对地震运动的特征和结构动力特性理解的逐渐加深,结构的抗震理论经历了从早期的静力及反应谱法分析方式,逐渐发展到当前的动力和目前较为重视的结构性能化的抗震设计理论。然而,常规静力弹性分析方法已经很难表达结构在大震作用下的弹塑性抗震性能,故而结构的非线性弹塑性分析相关理论研究逐渐引起了广大科研工作者的重视。作为抗震性能分析的重要方法之一,静力弹塑性分析将非线性静力计算结果与弹性反应谱相结合,利用静力分析方法对结构在地震作用下的抗震性能及动力反应特性进行评估,是目前较为通用的结构抗震性能评估方法,但其只能近似表达结构在地震作用下的非线性动力响应;相对于静力弹塑性分析,结构动力弹塑性时程分析适用于各种结构类型,能够直接体现地震作用特性,是一种更通用更可靠的分析方法。本为旨在通过对工程实例的弹塑性分析研究,进一步实现将分析应用于工程实践。本文以某超限高层框架-剪力墙结构实际工程为背景,应用三维非线性分析软件Perform-3D对工程实例进行静力弹塑性分析,同时对结构进行在罕遇地震作用下的弹塑性时程分析。通过静力弹塑性分析,判断并得出结构性能点,对性能点位置及其合理性进行分析;将性能点处的基底剪力、顶点位移、层间位移角与PKPM计算结果进行分析对比。对结构进行三组地震波记录、双向输入并轮换输入主方向,共计6个工况的大震动力弹塑性时程分析,对结构在设计大震作用下的非线性性能给出定量解答,考察结构的整体响应及变形情况,构件的塑性及性能目标,以及整体结构的弹塑性行为,具体研究指标包括最大顶点位移、最大层间位移角及结构基底剪力时程,验证结构在罕遇地震作用下的抗震能力,研究结构关键部位、关键构件的变形形态,进而找出结构的薄弱层及薄弱部位。并对结构的能量响应进行分析,分析结构能量耗散情况及整体损伤情况,进一步论证整体结构在设计大震作用下的抗震性能。将Perform-3D动力弹塑性时程分析结果与ABAQUS结果进行对比分析;另外,以静力弹塑性分析为辅助参考,将静力弹塑性分析结果与弹塑性时程分析结果进行比较分析,通过分析对比结果验证所选计算程序的合适性,计算结果的可靠性。根据以上研究成果,对结构的抗震性能给出评价,并对结构设计提出改进意见和建议。
[Abstract]:Nowadays, the theory of seismic design has gone through a long process of evolution, with the gradual deepening of the understanding of the characteristics of seismic motion and the dynamic characteristics of structures. The seismic theory of structures has developed from the early static and response spectrum analysis to the current dynamic and performance-based seismic design theory. The conventional static elastic analysis method has been difficult to express the elastoplastic seismic behavior of structures under the action of large earthquakes. Therefore, the theoretical research on nonlinear elastoplastic analysis of structures has gradually attracted the attention of researchers, as one of the important methods of seismic performance analysis. The static elastic-plastic analysis combines the nonlinear static calculation results with the elastic response spectrum and uses the static analysis method to evaluate the seismic and dynamic response characteristics of the structure under earthquake. It is a general method to evaluate the seismic performance of structures, but it can only approximate the nonlinear dynamic response of structures under earthquake. Compared with static elastoplastic analysis, dynamic elastoplastic time-history analysis is applicable to various structural types and can directly reflect the seismic characteristics. It is a more general and reliable analytical method, which is aimed at the elastic-plastic analysis of engineering examples. Further, the analysis will be applied to engineering practice. This paper is based on the actual engineering of a high-rise frame-shear wall structure. The nonlinear analysis software Perform-3D is used to analyze the static elastoplasticity of engineering examples, and the elastic-plastic history analysis of the structure under rare earthquake is carried out. The static elastic-plastic analysis is carried out through the static elastic-plastic analysis. Judge and get the structure performance point, analyze the position and rationality of the performance point; The base shear force, vertex displacement and interstory displacement angle at the performance point are analyzed and compared with the results of PKPM calculation. Three sets of seismic wave records are recorded in the structure, and the main direction is input in both directions and alternately. The elastoplastic time-history analysis of large vibration force under six working conditions is carried out. The nonlinear performance of the structure under the action of the design earthquake is quantitatively solved. The overall response and deformation of the structure and the plastic and performance objectives of the members are investigated. And the elastoplastic behavior of the whole structure, including the maximum vertex displacement, the maximum interstory displacement angle and the structural base shear history, to verify the seismic capacity of the structure under rare earthquake. The key parts of the structure and the deformation shape of the key members are studied, and then the weak layer and the weak part of the structure are found out. The energy response of the structure is analyzed, and the energy dissipation and the overall damage of the structure are analyzed. The seismic behavior of the whole structure under the action of design earthquake is further demonstrated. The dynamic elastoplastic time-history analysis results of Perform-3D are compared with those of ABAQUS. In addition, the results of static elastic-plastic analysis and elastic-plastic time-history analysis are compared and analyzed with the reference of static elastic-plastic analysis, and the suitability of the selected calculation program is verified by the analysis and comparison results. According to the above research results, the seismic performance of the structure is evaluated, and some suggestions for improving the structure design are put forward.
【学位授予单位】:沈阳建筑大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TU973.31
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,本文编号:1423572
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