钢结构机械式立体停车库抗震性能研究

发布时间：2022-12-25 08:47

　　钢结构机械式立体停车库对解决现代城市停车问题意义重大。但是钢结构机械式立体停车库是非常规的框架结构,且无楼板,目前没有相应的设计规范。为了编制相应技术导则,更好指导钢结构机械式立体停车库的设计,对钢结构机械式立体停车库有必要进行深入研究。本文以某钢结构机械式立体停车库项目为例,采用MIDAS/FEA、MIDAS/GEN有限元软件,研究了屋盖、水平支撑对结构整体抗震性能的影响。采用MIDAS/FEA,研究了杆+板壳单元这种杆+壳单元模型在研究新型结构、复杂结构时的可行性。本文的主要工作及研究成果如下:（1）总结了机械式立体停车库的发展历程,对结构抗震分析理论与弹塑性分析基本原理进行了归纳,对分析软件的相关内容进行了介绍。（2）依托MIDAS/GEN有限元软件,建立了分别有、无屋盖与有、无水平支撑的4个模型,选取了一条人工波和两条天然波,对模型分别进行了弹塑性时程分析。研究屋盖与水平支撑对机械式立体停车库的抗震性能的影响。设置水平支撑后,钢结构立体停车库的层剪力、最小剪重比均增大,层间位移角得到一定减小。加设水平支撑可以提高立体停车库的抗震性能。设置屋盖后,钢结构立体停车库的顶层质量增加,... 

【文章页数】：126 页

【学位级别】：硕士

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中文摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 研究背景及意义
        1.2.1 机械式立体停车库亟需推广应用
        1.2.2 机械式立体停车库抗震性能研究的意义
        1.2.3 选题来源
    1.3 抗震理论和方法简述
        1.3.1 抗震理论和方法发展历程简述
        1.3.2 静力弹塑性分析方法简述
        1.3.3 动力弹塑性分析方法简述
    1.4 机械式立体停车库发展情况与研究简述
        1.4.1 机械式立体停车库国内外发展情况
        1.4.2 机械式立体停车库理论研究情况
    1.5 本文的主要工作
第二章 计算理论及建模依据
    2.1 非线性基本理论
        2.1.1 非线性问题
        2.1.2 非线性求解方法
    2.2 .振动模态分析
    2.3 有限单元
        2.3.1 单元介绍
        2.3.2 本文使用单元
        2.3.3 杆(梁)单元
        2.3.4 板(壳)单元
    2.4 建模方法
    2.5 质量矩阵选取
    2.6 MIDAS荷载转换质量方式
    2.7 本章小结
第三章 钢结构立体停车库工程概况与分析模型的建立
    3.1 工程概述
        3.1.1 工程简介
        3.1.2 工程相关设计参数
    3.2 工程结构超限情况分析
        3.2.1 项目高度超限分析
        3.2.2 项目不规则类型分析
    3.3 YJK软件小震计算结果
        (1)结构自振周期(前6阶振型)
        (2)有效质量系数
        (3)层间位移角与扭转位移比
        (4)结构整体抗倾覆稳定验算
        (5)楼层承载力
        (6)结构总质量与轴压比
    3.4 两种软件分别建立的模型对比研究
        3.4.1 质量对比验证
        3.4.2 周期对比验证与振动模态分析
    3.5 本章小结
第四章 水平支撑与屋盖对立体停车库结构的地震作用影响研究
    4.1 结构地震弹性和弹塑性反应分析的相关理论
        4.1.1 结构弹性时程反应分析
        4.1.2 结构弹塑性地震反应分析
    4.2 分析模型介绍
    4.3 地震波的选取
        4.3.1 地震波选取原则
        4.3.2 地震波选取合理性验证
    4.4 水平支撑对立体停车库结构的地震作用影响
        4.4.1 小震弹性时程反应分析结果与对比
            4.4.1.1 结构地震剪力
            4.4.1.2 剪重比
            4.4.1.3 层间位移角
        4.4.2 大震弹塑性时程反应分析结果与对比
            4.4.2.1 结构地震剪力
            4.4.2.2 结构顶点位移时程曲线
            4.4.2.3 结构顶点加速度时程曲线
            4.4.2.4 层间位移角
    4.5 屋盖对立体停车库结构的地震作用影响
        4.5.1 小震弹性时程反应分析结果与对比
            4.5.1.1 结构地震剪力
            4.5.1.2 剪重比
            4.5.1.3 层间位移角
        4.5.2 大震弹塑性时程反应分析结果与对比
            4.5.2.1 结构地震剪力
            4.5.2.2 结构顶点位移时程曲线
            4.5.2.3 结构顶点加速度时程曲线
            4.5.2.4 层间位移角
    4.6 大震分析结果总结
        (1)质量对比
        (2)周期对比
        (3)基底剪力统计对比
        (4)最大层间位移角统计对比
        (5)顶层节点最大位移统计对比
        (6)顶层节点最大加速度统计对比
    4.7 本章小结
第五章 立体停车库结构构件的弹塑性时程分析
    5.1 构件应力分布情况
        5.1.1 框架梁、框架柱各个时程工况下的应力分布情况
            (1)RH1X时程工况
            (2)RH1Y时程工况
            (3)TH1X时程工况
            (4)TH1Y时程工况
            (5)TH2X时程工况
            (6)TH2Y时程工况
        5.1.2 水平支撑各个时程工况下的应力分布情况
            (1)RH1X工况
            (2)RH1Y工况
            (3)TH1X工况
            (4)TH1Y工况
            (5)TH2X工况
            (6)TH2Y工况
    5.2 出铰(屈服)情况
        (1)RH1X工况
        (2)RH1Y工况
        (3)TH1X工况
        (4)TH1Y工况
        (5)TH2X工况
        (6)TH2Y工况
    5.3 本章小结
第六章 杆单元+壳单元分析模型在结构抗震性能分析中的研究
    6.1 杆单元模型和杆+板壳单元模型建模方式的对比
    6.2 杆单元模型和杆+板壳单元模型结构宏观对比
        6.2.1 周期与模态分析对比
        6.2.2 质量对比
        6.2.3 基底剪力对比
        6.2.4 层间位移角对比
    6.3 杆单元模型和杆+板壳单元模型结构微观对比
        6.3.1 杆+壳单元模型的构件有效应力(von-Mises应力)
        6.3.2 纯杆单元模型的结构构件组合应力(轴力产生的应力加上两个方向弯矩产生的应力)
    6.4 本章小结
第七章 结论与展望
    7.1 结论
    7.2 展望
参考文献
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]动力弹塑性分析结果用于指导结构性能设计的若干问题[J]. 汪大绥,安东亚,崔家春.  建筑结构. 2017(12)
[2]日本建筑抗震标准的变迁和现行的抗震标准[J]. 田福胜,高琳.  建筑结构. 2012(03)
[3]地震作用下钢结构的破坏及抗震性能的提高[J]. Hiroshi Tagawa,雷克,杨彬.  建筑结构. 2011(12)
[4]建筑结构弹塑性时程分析中地震动记录选取方法的比较研究[J]. 曲哲,叶列平,潘鹏.  土木工程学报. 2011(07)
[5]浅析日本建筑抗震技术体系[J]. 汪宇,赵杰,王桂萱.  防灾减灾学报. 2011(02)
[6]基于大震弹塑性时程分析的结构抗震设计[J]. 娄宇,温凌燕,徐小燕,王庆扬,王传甲,陈志强,彪仿俊.  建筑结构. 2011(05)
[7]电梯升降式立体停车库钢结构骨架的结构分析[J]. 谭忠宏.  科技资讯. 2009(17)
[8]多层钢框架连续倒塌动力效应分析[J]. 钱稼茹,胡晓斌.  地震工程与工程振动. 2008(02)
[9]规范反应谱理论介绍[J]. 杨穗华.  广东土木与建筑. 2008(04)
[10]小容量经济型立体车库钢架结构的研究[J]. 李海英,宋华,付丽华.  鞍山科技大学学报. 2007(05)

博士论文
[1]钢结构弹塑性动力学及抗震设计理论研究[D]. 黄金桥.浙江大学 2005

硕士论文
[1]复杂钢结构的弹塑性时程分析[D]. 卓郅颖.云南大学 2015
[2]框架结构静力与动力弹塑性抗震分析对比研究[D]. 骆剑峰.同济大学 2007



本文编号：3726298