建筑结构弹性时程分析及其在地震作用下的减震设计研究

发布时间：2020-06-06 17:39

【摘要】：随着我国社会经济的飞速发展,城市化进程的加快以及人们生活水平的逐步提高,结构的安全性问题越来越受到各方重视。我国是地震多发国家,建筑结构的抗震问题一直都是结构设计师们所面临的最直接和根本的问题。传统的结构抗震设计方法是通过合理地增大结构构件的截面积,改变结构构件的配筋率以及提高混凝土的强度,来达到预期的抗震效果。这种方法存在诸多弊端,特别是不能充分地发挥结构以及构件的延性作用。基于此,人们提出通过在结构中安装耗能减震装置——阻尼器来减轻建筑结构的地震作用。本文采用数值模拟方法,探讨了阻尼器在结构中的优化布置及其减震效果分析,为结构减震设计提供建议。主要研究了以下几个问题:1.在减震结构中布置阻尼器,结构层位移、层间位移、楼层剪力会得到优化,,关于减震结构在地震动作用下的时程分析,首先要明确减震控制结构中阻尼器在其不同楼层处优化布置的问题。分析研究了结构减震效果和地震作用的影响效应。阻尼器的参数的合理取值的问题。提出了阻尼器的最大内力与该楼层处结构构件的最大剪力比值参数,在已知减震控制结构的楼层剪力时,考虑其在结构构件和阻尼器之间的分配问题。减震控制结构的计算方法也参考了底部剪力法的计算思路。2.介绍了人工地震波的合成原理以及地震波的频谱分析的概念。地震波的频谱有多种主要包括金井谱,峰值谱,概率密度谱,傅里叶谱,功率谱。每个地震波谱的功能是不同的,它反映了地震波的各种参数的分布的问题。在文章附录部分,给出了对应的由MATLAB编写的计算程序。3.对几种阻尼器的特点、原理和设计应用进行了分析研究。在地震作用下,对无阻尼器主原结构和附加阻尼器结构系统的受力进行了计算分析,对相关参数数据和应用效果进行了对比研究,为选择合适的阻尼器提出了设置原则。
【图文】：

实例图,建筑物震害,实例

结构仍然处于弹性状态。虽然在国家规范上并不强行规定在6度地震抗震设防区要考虑地震作用，但是需要满足抗震构造要求。而在高烈度的抗震设防地震区建筑是在地震作用下会使结构构件产生较大的剪力从而产生破坏（如图1.1，1.2所示），因此建筑结构设计的根本问题就是解决抗震的问题。当今社会，人们的审美要观也不断发展变化着，，传统简单而规则的建筑结构大多是方方正正的盒子式建筑，已经不能满足人们的多元化需求。特别是在规模较大的城市地区，建筑反映了一个城市的文化面貌，好的建筑是一个地区的人们标志性的精神信仰。为了使建筑外型看起来更加具有时代和地域上的风格，建筑师们需要设计出更多的造型奇特的建筑。这些不规则的建筑结构将会给抗震设计带来许多新的问题。比如结构平面因过于不对称而产生较大的扭转变形，再比如要在结构的某一层抽去一些柱子

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的塑性破坏过程，传统建筑结构很可能不满足延性要求而产生“强梁弱柱”形式的严重破坏导致脆性倒塌，造成重大的经济损失和人员伤亡。这是当前抗震设计的难以解决的问题。在高烈度的抗震设防区，水平地震作用尤其明显。因为水平地震作用导致柱子的剪力特别大，这样会要求结构设计时将柱子的截面尺寸做得更大。此时将会导致柱子的轴压比较小。因为框架柱的轴压比过小导致其抗剪能力有所降低，导致了建筑材料在使用上的浪费。而且当柱子的截面过大时会影响建筑功能的使用，不利于建筑空间的利用。如何解决建筑结果的抗震问题就变得非常迫切。阻尼器不仅仅只是应用在消能减震结构上，当前有许多在地震中有局部损害的房屋，可以通过在结构中加入阻尼器来进行抗震加固。通过阻尼器的减震作用来弥补框架梁，柱等构件截面尺寸的不足。传统的抗震加固方法就是通过加大构件截面以及粘贴扁钢的方法。这种抗震加固设计的方案上从某一定程度上还能节约加固施工的成本。
【学位授予单位】：武汉轻工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU352.1

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