双向预应力混凝土空间框架的弹塑性动力时程分析

发布时间：2017-09-19 07:39

  本文关键词：双向预应力混凝土空间框架的弹塑性动力时程分析

  更多相关文章： 双向预应力混凝土 空间框架 双向地震 时程分析 抗震性能

【摘要】：随着施工技术的不断发展,预应力混凝土在我国得到了广泛应用。预应力混凝土结构具有良好的抗裂性以及变形恢复能力等优点,但国内外对预应力混凝土框架结构在高烈度区的抗震性能仍有所担忧。目前,国内外基于构件和平面模型已经做了很多研究,而对于双向预应力混凝土空间框架的抗震性能研究很少。本文依据我国现行设计规范,在结构平面布置和竖向荷载作用等条件相同的情况下设计了1榀7度二级、1榀8度二级以及3榀8度一级共五榀双向预应力混凝土空间框架算例(8度一级框架均较规范要求弱化了中柱配筋)。在OpenSEES平台上建立了三维空间模型,对其在双向罕遇地震作用下的动力时程反应进行了分析,研究了处于临界跨度(18m)、临界高度(24m)的双向预应力框架的抗震性能;初步探讨了8度一级双向预应力框架的中柱配筋弱化问题;并对比了单向与双向预应力混凝土框架在罕遇地震作用下的地震反应。本文得出以下结论:(1)处于临界高度(24m)、临界跨度(18m)的8度一、二级以及7度二级双向预应力框架在罕遇地震作用下的整体反应与局部反应均能满足我国规范要求,可以实现“大震不倒”的设防目标,且仍有较大富余。(2)双向预应力框架的侧移曲线为剪切型,结构的最大层间位移角出现在第一层或者第二层。双向预应力框架结构是以柱铰耗能为主的混合铰耗能机制。(3)单向预应力框架在预应力框架方向的耗能模式是柱铰机制,在非预应力框架方向主要以非预应力梁铰耗能为主,整体上是以非预应力梁铰为主的混合铰耗能机制;在均布置预应力框架的方向,双向预应力框架的预应力梁、柱出铰率均大于单向预应力框架。(4)采用黄鹏建议的方法对一级双向预应力框架中柱的配筋进行弱化,可以保证结构在整体反应和局部反应符合规范要求,在一定程度上引导中柱出铰,减小边柱的转角,但不能保证边柱不出铰。本文创新点:(1)建立了双向预应力混凝土框架的三维模型,对结构在双向罕遇地震波作用下进行了动力时程反应分析,总结了双向预应力混凝土框架地震反应规律。(2)对一级双向预应力框架的中柱配筋进行了初步研究,对比了黄鹏提出的强柱弱梁弱化方法与规范的强柱弱梁措施对中柱配筋的影响,并对采用黄鹏提出的弱化方法设计的双向预应力框架的抗震性能进行了研究,为后续改进中柱配筋打下了基础。
【关键词】：双向预应力混凝土 空间框架 双向地震 时程分析 抗震性能
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU378;TU352.11
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-13
• 主要符号13-16
• 1 绪论16-24
• 1.1 引言16
• 1.2 预应力混凝土框架结构的研究现状16-20
• 1.2.1 预应力平面框架的研究现状16-18
• 1.2.2 预应力空间框架的研究现状18-19
• 1.2.3 本课题组的现有研究基础19-20
• 1.3 本文的研究目的和内容20-24
• 1.3.1 本文的研究目的20-21
• 1.3.2 本文研究的内容21-24
• 2 OpenSEES程序简介及模型建立24-42
• 2.1 概述24
• 2.2 OpenSEES建模24-28
• 2.2.1 有限元模型的建立24-27
• 2.2.2 预应力筋的两阶段工作原理27-28
• 2.3 材料的本构模型28-34
• 2.3.1 混凝土的本构模型29-31
• 2.3.2 普通钢筋的本构模型31-32
• 2.3.3 预应力钢筋的本构模型32-34
• 2.4 OpenSEES模型的参数取值34-38
• 2.4.1 混凝土的本构参数34-35
• 2.4.2 普通钢筋的本构参数35
• 2.4.3 预应力钢筋的本构参数35-36
• 2.4.4 单元划分及截面纤维划分36-37
• 2.4.5 竖向荷载的确定37
• 2.4.6 梁、柱抗扭刚度的确定37
• 2.4.7 质量矩阵的确定37
• 2.4.8 阻尼矩阵的确定37-38
• 2.5 地震波的选取38-42
• 2.5.1 选取地震波的方法及数量38-39
• 2.5.2 地震波的调整39-42
• 3 双向预应力混凝土空间框架算例设计42-56
• 3.1 结构方案及概况42-45
• 3.2 框架结构设计45-52
• 3.2.1 截面尺寸的确定45
• 3.2.2 内力组合及内力调整45-48
• 3.2.3 预应力混凝土框架配筋设计48-51
• 3.2.4 8 度一级双向预应力混凝土框架中柱配筋探讨51-52
• 3.3 选波结果52-56
• 4 双向预应力混凝土空间框架的弹塑性动力时程反应56-100
• 4.1 非线性结果评判准则及相关说明56-57
• 4.1.1 非线性反应评判准则56
• 4.1.2 计算结果相关说明56-57
• 4.2 8 度（0.2g）二级KJ1的时程反应分析57-67
• 4.2.1 各层位移、顶点位移以及层间位移角58-61
• 4.2.2 基底剪力与底层侧移61-64
• 4.2.3 塑性铰分布64-67
• 4.3 8 度（0.2g）一级KJ2、KJ5的时程反应分析67-80
• 4.3.1 顶点位移、各层位移以及层间位移角67-73
• 4.3.2 基底剪力与底层侧移73-75
• 4.3.3 塑性铰分布75-80
• 4.4 7 度（0.1g）二级KJ3的时程反应分析80-87
• 4.4.1 顶点位移、各层位移以及层间位移角80-83
• 4.4.2 基底剪力与底层侧移83-85
• 4.4.3 塑性铰分布85-87
• 4.5 8 度（0.2g）一级KJ4的时程反应分析87-93
• 4.5.1 顶点位移、各层位移以及层间位移角87-90
• 4.5.2 基底剪力与底层侧移90-91
• 4.5.3 塑性铰分布91-93
• 4.6 双向预应力空间框架抗震性能分析93-97
• 4.6.1 整体抗震性能94-96
• 4.6.2 局部抗震性能96-97
• 4.7 双向预应力空间框架配筋探讨97-98
• 4.7.1 8 度（0.2g）一级双向预应力空间框架中柱配筋问题97-98
• 4.7.2 双向预应力空间框架的预应力梁配筋98
• 4.8 本章小结98-100
• 5 双向与单向预应力混凝土空间框架的罕遇地震反应对比100-110
• 5.1 单向预应力混凝土空间框架的概况100-102
• 5.2 整体反应对比102-105
• 5.3 局部反应对比105-108
• 5.4 本章小结108-110
• 6 主要结论与展望110-112
• 6.1 本文主要结论110-111
• 6.2 本文创新点111
• 6.3 今后研究展望111-112
• 致谢112-114
• 参考文献114-118
• 附录118-166
• 附录A KJ1~KJ9的构件截面配筋表118-125
• 附录B 地震波125-130
• 附录C KJ1的地震反应结果130-138
• 附录D KJ2的罕遇地震反应结果138-145
• 附录E KJ3的罕遇地震反应结果145-153
• 附录F KJ4的罕遇地震反应结果153-159
• 附录G KJ5的罕遇地震反应结果159-166

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