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簡介:鋼管混凝土結構具有抗剪性能好、承載力高、抗震性能好等優(yōu)點,因此在高層建筑結構中得到越來越廣泛的應用;兩邊連接鋼板組合剪力墻作為一種新型的抗側力構件,混凝土板外夾于鋼板兩側,有效的限制了鋼板平面外屈曲,使其具有良好的延性和耗能能力。將新型抗側力構件兩邊連接鋼板組合剪力墻用于抗震性能優(yōu)越的鋼管混凝土框架中,形成一種新型的組合結構體系即鋼管混凝土框架-兩邊連接鋼板組合剪力墻結構體系。本文采用PUSHOVER靜力彈塑性分析方法和動力時程分析方法對這種新型結構體系的抗震性能進行研究。本研究主要內(nèi)容包括⑴利用OPENSEES有限元分析軟件建立了鋼管混凝土框架-兩邊連接鋼板組合剪力墻結構體系分析模型,用已有的實驗驗證了模型中所選取鋼管混凝土中鋼材和混凝土材料本構關系和滯回模型的正確性,用實驗驗證了所選取兩邊連接鋼板組合剪力墻分析模型的正確性。⑵基于靜力彈塑性分析方法,對PUSHOVER側向力加載模式的選取、結構薄弱層的判別進行研究;結合改進的能力譜法分析了鋼板組合剪力墻的高厚比、跨高比、組合剪力墻位置對結構體系靜力彈塑性力學性能的影響;分析了鋼管混凝土框架鋼板組合剪力墻結構體系合理的剛度比取值范圍。分析結果表明跨高比是影響結構體系抗震性能一個主要參數(shù);綜合經(jīng)濟效益和結構抗震性能來看,組合剪力墻與框架的抗側剛度比為35時較為適宜。⑶采用時程分析方法研究了鋼板組合剪力墻鋼材屈服強度和鋼板組合剪力墻與鋼管混凝土框架側向剛度比對結構體系力學性能的影響,分析了結構體系在地震動作用下結構中塑性鉸的產(chǎn)生和發(fā)展過程。分析結果表明對應不同設防烈度水平,組合剪力墻選擇合適剛度比并采用匹配的鋼材屈服強度可以使剪力墻先于框架屈服,耗散地震能量,減小主體結構地震響應。
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簡介:本文收集了63條近斷層地震記錄,按場地類型將其分硬土、軟土兩類,按震級分M65、65SM7、M≥7三組。計算了這些地震動的加速度反應譜,結果表明震級越大、場地越軟,加速度譜的平臺段、曲線下降段越長,加速度譜的中長周期相應值越大。對比分析了我國抗震規(guī)范設計反應譜與計算得到的近斷層加速度反應譜,結果表明,在平臺段和曲線下降段,設計譜均存在小于近斷層加速度譜的現(xiàn)象,將現(xiàn)有規(guī)范直接用于近斷層地區(qū)偏于不安全。按不同場地、震級分別計算了15層和5層鋼筋混凝土框架結構在近斷層地震作用下的響應。15層框架在軟土場地條件下、震級大的近斷層地震作用下,響應較大,因為15層框架的第一振型周期較大,而震級越大、場地越軟,加速度反應譜的中長周期相應值越大,從而15層框架所受的地震作用力越大,結構響應也就越大。震級對5層框架的響應影響不明確,5層框架在軟土場地條件下的響應大于硬土場地條件下的相應值。對比分析了8層鋼筋混凝土框架隔震結構在遠場、近斷層地震作用下的減震效果,結果表明隔震結構在含有長周期速度脈沖的近斷層地震動作用下,減震效果減小。將基礎隔震結構簡化為單自由度結構,分析了其在近斷層地震作用下,上部結構絕對加速度、相對位移峰值隨結構自振周期、支座阻尼比的變化情況。
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簡介:許多結構在地震作用下的破壞己經(jīng)暴露出現(xiàn)行抗震設計規(guī)范的不足,要想對結構的抗震性能做出一個比較準確的了解就需要新的觀念和新的方法。因此人們提出了基于性能的抗震設計思想。為了保證設計的建筑物在一定的地震作用下不發(fā)生破壞,同時避免在大震作用下發(fā)生倒塌,靜力彈塑性分析方法、動力時程分析方法和增量動力分析INCREMENTALDYNAMICANALYSIS,IDA方法是實現(xiàn)基于性能的設計主要途徑。本文在前人研究的基礎上,運用增量動力方法對鋼框架結構PUSHOVER方法的側向荷載模式做了進一步的研究,另外還對鋼框架結構PUSHOVER方法與將時程分析工況和靜力分析方法結合起來所得的時程靜力分析TIMEHISTYSTATICANALYSIS方法進行了對比分析。本文主要包括以下幾個部分的研究內(nèi)容1在靜力彈塑性分析中,綜合闡述了PUSHOVER方法的理論基礎、側向荷載模式和具體應用方法。應用ASGEN程序采用能力譜法對算例進行了PUSHOVER分析,重點研究了側向荷載模式對結構抗震性能評估的影響。2闡述了時程靜力分析方法的基本原理,將其與PUSHOVER分析方法進行了理論上的對比,總結出時程靜力分析方法所具有的優(yōu)點。采用通用有限元程序ASGEN對實例進行PUSHOVER分析和時程靜力分析,并對計算的結果進行對比研究3介紹了增量動力分析IDA方法的基本原理及在結構抗震性能評估中的應用。使用ASGEM對鋼框架結構進行PUSHOVER分析和IDA分析,通過兩者能力曲線之間的對比分析來研究PUSHOVER分析中側向荷載模式對結構抗震性能評估的影響。4本文的研究工作,得出了有關基于性能的鋼框架結構基于性能抗震分析方法的重要結論,并指出一些有關PUSHOVER分析方法和IDA方法亟待解決的問題和今后可研究的方向。
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簡介:框架剪力墻結構以其良好的受力性和適用性成為高層建筑結構的常用形式之一。由于傳統(tǒng)的結構設計方法存在過于保守的局限性,對框架剪力墻結構進行優(yōu)化設計很有必要。但由于優(yōu)化理論和方法的復雜性,目前離結構設計中的實際應用還有一段距離。本文試圖通過對現(xiàn)有結構優(yōu)化設計的理論和方法進行疏理,從框架剪力墻這種常用的結構形式著手,對高層建筑結構的優(yōu)化設計進行研究。首先,用常規(guī)的設計方法設計了一個鋼筋混凝土框架剪力墻的結構方案,分析其方法的局限性。然后,本文根據(jù)優(yōu)化理論,建立框架剪力墻結構的數(shù)學模型,列出設計變量剪力墻剛度特征值、目標函數(shù)地震作用與剪力墻剛度特征值之間的函數(shù)關系、約束函數(shù)剪力墻截面慣性矩大于零等,并針對優(yōu)化模型的特點選用復形法,選用MATLAB語言編程,通過計算得到最優(yōu)剪力墻剛度特征值,并折算成剪力墻厚度和數(shù)量,從而得到剪力墻厚度和數(shù)量及布置的較優(yōu)方案使用高層建筑結構分析軟件SATWE對優(yōu)化后的結構方案進行分析,證明優(yōu)化后的結構方案滿足現(xiàn)行規(guī)范的要求。最后,對比優(yōu)化前后的結構方案,得出剪力墻優(yōu)化布置的結論。本文的工作可為結構設計的優(yōu)化工作提供促進結構優(yōu)化設計理論的應用。
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簡介:我國是世界上地震災害最嚴重的國家之一。為了減少地震造成的人員傷亡和經(jīng)濟損失,為社會的可持續(xù)發(fā)展創(chuàng)造一個良好、安全的環(huán)境,我們應該根據(jù)國家的基本國情開展基于性能的抗震設計理論研究。本課題以我國目前應用較為廣泛的鋼筋混凝土框架結構為研究對象,從構件和結構樓層兩個層次分別對用于評價結構在地震作用下?lián)p傷程度的性能指標進行了研究,為基于位移的地震損傷控制設計提供了理論基礎。本文首先對現(xiàn)有的用于評價結構構件在地震作用下?lián)p傷程度的損傷模型進行了概括與分析。然后基于太平洋地震工程研究中心(PACIFICEARTHQUAKEENGINEERINGRESEARCHCENTER,PEER)關于鋼筋混凝土柱的試驗數(shù)據(jù)庫,對PARKANG雙參數(shù)損傷模型進行了修正,修正后的雙參數(shù)損傷模型提高了損傷指標的計算精度。在此基礎上對損傷指標中的位移項和能量項對損傷指標的影響程度進行了對比分析,指出位移項是影響損傷指標的主要因素,能量項對損傷指標的影響程度比較小,但仍不能忽略能量項的作用。接著,本文在參考國內(nèi)外建筑抗震規(guī)范及現(xiàn)有研究成果基礎上,將鋼筋混凝土框架結構抗震性能等級劃定為五個等級。采用修正后的損傷模型確定構件各損傷特征點對應的損傷指標,從結構構件層次對抗震性能等級進行了量化。參考國內(nèi)外相關研究成果,確定對應于各性能等級的層間位移角限值,從結構樓層的層次對抗震性能等級進行了量化。最后,本文以軸壓比、剪跨比、縱筋配筋率和配箍率為主要設計參數(shù),進行了鋼筋混凝土構件(梁、柱)的低周反復加載試驗。從試驗宏觀現(xiàn)象中得到了構件在地震作用下?lián)p傷破壞的全過程混凝土開裂-縱筋受拉屈服-混凝土保護層邊緣壓碎-混凝土保護層剝落核心區(qū)混凝土邊緣壓碎-縱筋斷裂(壓屈)。根據(jù)試驗結果,對比研究了軸壓比、配箍率、剪跨比、縱筋配筋率對構件抗震性能的影響。采用修正后的損傷模型確定各構件損傷特征點對應的損傷指標,從試驗角度驗證了所建立的抗震性能等級是合理的。
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簡介:鋼筋混凝土巨型框架結構體系是一種新型的結構體系,與其它結構體系相比,具有許多顯著的特點和優(yōu)點。它不但傳力明確、整體性好、空間劃分更自由靈活,并且還可以減少材料用量,充分發(fā)揮材料和結構性能,降低工程造價等。因此,開展巨型框架結構體系的研究,有其重要的理論價值和實際意義。本文首先介紹了巨型結構概念和鋼筋混凝土巨型框架結構發(fā)展研究現(xiàn)狀,以供本文借鑒。然后,結合一鋼筋混凝土巨型框架結構低周反復荷載試驗,在試驗研究的前提下,利用通用有限元軟件ANSYS對鋼筋混凝土巨型框架結構進行了單調荷載下的擬動力非線性有限元分析,得到水平荷載作用下巨型框架上裂縫的分布情況以及整個加載過程中巨型框架結構的裂縫發(fā)生和開展情況。分析了在建立有限元模型時,單元模型、材料模型、加載方式、求解方法以及其中涉及的參數(shù)選取對有限元模擬結果的影響。將模擬結果與相應的低周反復荷載試驗結果進行對比分析,驗證了有限元數(shù)值模擬的有效性及參數(shù)選取的合理性,證明用ANSYS軟件能較好的模擬荷載作用下鋼筋混凝土巨型框架結構的破壞過程。在此基礎上,深入研究了主框架梁柱截面尺寸、層高及跨度等參數(shù)對巨型框架結構的影響。本文選取具有代表性的一鋼筋混凝土巨型框架結構作為算例,通過改變主框架梁柱截面尺寸、層高和跨度,假設不同的結構計算方案,應用參數(shù)化有限元建模技術APDL建立有限元模型,對不同計算方案進行了模態(tài)分析和地震作用下的時程分析。對比分析了上述參數(shù)變化對其動力特性頻率、振型、地震作用下的變形特性結構側向位移、層間位移角和內(nèi)力樓層剪力分布規(guī)律的影響。另外,針對地震作用下時程分析中出現(xiàn)最大樓層剪力上移現(xiàn)象,探討軟件中不同的參數(shù)設置對其結果的影響,并與反應譜法所得結果進行比較。最后,提出若干結論和建議,為鋼筋混凝土巨型框架結構抗震設計提供有益的參考。
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簡介:在多、高層鋼結構中,鋼框架體系包括純鋼框架結構和鋼框架支撐結構是一種常見的結構體系。以其強度高、自重輕、精確度高、可靠性好、容易密封、施工周期短等特點,加之具有很高的再循環(huán)實用價值,一直備受建筑行業(yè)的青睞,有著很好的發(fā)展前景和廣闊的市場。而優(yōu)化設計作為多、高層鋼框架體系的一種降低工程造價的手段,對促進鋼結構住宅的普及推廣有著重要的作用??紤]到用PKPM的PK模塊進行鋼框架設計時,梁柱截面的分組不是很合理。這是因為PK模塊缺省的分組是按照建模時所定義的標準截面劃分的,認為具有同樣標準截面的桿件被分為一組。所以PK模塊在優(yōu)化時,沒有全面的考慮到截面的受力狀態(tài),受到了人為設計經(jīng)驗的干涉。因此,我們需要一個不受人為因素控制的、全面考慮鋼結構實際受力性能的分組方法。另外,影響鋼框架結構總體造價的因素具有不確定性,而且參數(shù)種類及數(shù)量都很多,結合模糊聚類方法在分類時能夠綜合考慮影響截面分類的各種不確定性因素,本文試將模糊聚類方法與鋼框架結構優(yōu)化設計相結合來控制截面分組。本文主要完成以下工作首先通過查閱大量文獻確定控制結構構件安全的“約束函數(shù)”如正應力強度驗算、平面內(nèi)穩(wěn)定驗算、平面外穩(wěn)定驗算、長細比驗算等。同時還要確定代表每個梁柱截面力學性能的參數(shù),即確定優(yōu)化設計的三大要素之一“設計變量”如鋼柱驗算的驗算控制內(nèi)力、剪力、軸力、長細比等,然后根據(jù)這些參數(shù)確定每個梁柱之間的親疏遠近程度,并依據(jù)模糊聚類原則將其“分類”,在“分類”過程中通過最佳置信水平Λ的確定使得同類梁或者柱截面之間的差異最小,非同類梁或者柱截面之間的差異最大。最后,以一個“類”為一個優(yōu)化單元,并遵循滿應力設計原則,由該“類”中最不利的桿件決定該“類”桿件的截面尺寸。這就是本文所研究的?!盎谀:垲惖匿摽蚣芙Y構優(yōu)化設計”。整個結構優(yōu)化設計過程涉及到的力學參數(shù)很多,為提高計算效率,使用C在MICROSOFTVISUALSTUDIO2005環(huán)境中實現(xiàn)了整個優(yōu)化過程,與PKPM中的STS模塊形成數(shù)據(jù)接口,將SETWE中的有關數(shù)據(jù)讀入,并計算了一些工程實例,通過程序分析得出最優(yōu)結果。結果表明,該方法對適用于多層鋼框架結構。最后,對下一步研究工作進行了展望,期待能將此類優(yōu)化方法應用到其他結構中或者與設計軟件相結合,以達到推動鋼結構事業(yè)發(fā)展的目的。
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簡介:如何解決地基不均勻沉降對上部結構產(chǎn)生的過大變形、裂縫、傾斜甚至倒塌等不利影響是工程建設和地基基礎科學面臨的重大問題。本文研究建筑結構地基不均勻沉降的關鍵成因、對上部結構的影響以及可以采取的控制措施,不但在科學上有重要的理論意義,而且具有重大的工程應用價值。1、綜述了建筑結構地基不均勻沉降的危害、國內(nèi)外關于不均勻沉降及其控制的研究現(xiàn)狀和進展。分析了引起地基不均勻沉降的關鍵因素,這些因素是為不均勻沉降的控制措施和方法的提出提供依據(jù)。2、考慮結構剛度形成模式時地基基礎不均勻沉降對上部框架結構的影響研究。本文以一單跨四層框架為例,應用結構分析軟件SATWE,研究了地基基礎不均勻沉降對上部結構內(nèi)力和變形的影響。通過兩種不同的結構剛度形成模型的分析,表明地基基礎不均勻沉降因結構剛度形成方式的不同,其對上部結構的內(nèi)力影響會有很大的不同,特別是沉降點附近的柱軸力差別較大,考慮結構剛度一次形成得出的計算結果比剛度分層形成得出的結果要大;局部不均勻沉降對附近樓層、周圍構件影響比較大,對其他樓層、其他構件影響較小。3、地基基礎不均勻沉降的不同作用方式對上部框架結構的影響研究。本文以一個多跨四層框架為例,應用結構分析軟件SATWE,研究了幾種典型的地基不均勻沉降方式對上部結構的影響,通過這幾種不均勻沉降作用方式的影響分析,表明它們的影響結果差異比較大,對比可以看出結構整體傾斜對上部結構產(chǎn)生的內(nèi)力影響最小,而局部沉降對其周圍的構件的影響最大,所以在進行結構基礎設計時應盡量設計成整體基礎,使結構即使在出現(xiàn)不均勻沉降時將更易趨向于整體傾斜,達到消弱不均勻沉降的影響。應盡量避免出現(xiàn)局部沉降或在可能出現(xiàn)局部沉降的地方加強該處構件。4、闡述了一些關于監(jiān)測理論方面的知識,并以武漢市某單位業(yè)務科技樓為例,說明對該工程相應的監(jiān)測方法、監(jiān)測過程及監(jiān)測結果,通過對該工程的不均勻沉降的影響分析,表明與前面的分析結果基本符合。5、地基基礎不均勻沉降的控制方法研究。從建筑、結構和施工等幾個方面來提出了關于控制不均勻沉降的方法和措施,其主要都是從不均勻沉降產(chǎn)生的根本原因出發(fā)提出的針對性的解決方案,而且都是以預防為主,事后處理為輔的方法。這些方法和措施為今后結構設計與施工提供了一些參考意見。
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簡介:近年來,各種平面尺寸超長、超大的大型公共建筑、廠房結構、商業(yè)中心等迅速涌現(xiàn),超長混凝土結構的數(shù)量越來越多。在超長混凝土結構中,混凝土收縮及溫度變形由于受到約束產(chǎn)生的間接應力常常引起結構大面積的開裂,業(yè)主及建筑師一般要求結構不設置伸縮縫,超長混凝土結構必須通過采取合理的設計及施工措施以達到裂縫控制的目的。盡管我國在超長混凝土結構方面已有大量的工程實踐,但是設計方法的研究落后于工程實踐。國內(nèi)外規(guī)范、規(guī)程乃至各種設計參考書中也沒有這類結構公認的、完善的設計方法。本文圍繞超長混凝土框架結構的裂縫控制這一主題,從混凝土的材料性能、間接作用應力計算、各種裂縫控制措施入手,通過工程技術人員設計中遇到的的一些基本問題的研究和探討,深化超長混凝土結構理論研究,提出超長混凝土結構設計與施工建議。主要研究內(nèi)容如下1混凝土收縮徐變等材料性能的試驗研究對南京奧體中心中央大平臺C40補償收縮混凝土進行了混凝土強度、彈性模量、收縮、徐變試驗。通過試驗數(shù)據(jù)的整理,分析了混凝土強度及彈性模量隨齡期變化的特點;評估了補償收縮混凝土在工程中的實際應用效果;總結了混凝土收縮、徐變隨齡期變化規(guī)律;并運用CEBFIPMC90和ACL209中的收縮、徐變模型對試件進行分析并與實測值對比,找到了適合該工程混凝土收縮、徐變的計算模型,為類似混凝土材料參數(shù)選取提供參考。2不同形式的混凝土框架結構溫度應力研究分析混凝土收縮應力和溫度應力的異同,對混凝土結構設計中將混凝土收縮等效為溫差來計算混凝土應力的方法進行了誤差對比。對平面形狀為矩形、圓環(huán)形及弧形的三種框架結構的溫度應力進行了研究??偨Y了單層和多層普通混凝土框架結構在均勻溫差作用下的溫度應力特點,并介紹了三種溫度應力的彈性計算方法。重點對研究較少的圓環(huán)形框架結構溫度應力進行了探討,推導分析了圓環(huán)形框架結構在均勻溫差作用下的內(nèi)力和變形特點,分析了裂縫產(chǎn)生的原因以及裂縫特點;對弧形框架在均勻溫差作用下的溫度應力進行了計算分析,并與圓環(huán)框架結構進行對比,總結其溫度應力特點。另外對南京奧體中心圓環(huán)形高架大平臺梁柱固接時溫度應力進行了分析,并根據(jù)其特點確定了大平臺溫度應力解決方案。3不允許出現(xiàn)裂縫的混凝土框架結構溫度應力計算將溫度應力與荷載產(chǎn)生應力進行對比,分析溫度應力的特點??偨Y了混凝土徐變計算理論和方法,重點介紹了按齡期調整的有效模量法和繼效流動理論。對于混凝土框架結構在混凝土收縮和單調溫度變化作用下的溫度收縮應力,運用按齡期調整的有效模量法,通過分析計算給出了溫度應力實用計算公式;在周期性溫度作用下,運用繼效流動理論分析了晚齡期時結構溫度應力特點。給出了混凝土澆筑時間不同時結構中對應的最大溫度應力的計算方法。4允許出現(xiàn)裂縫的混凝土框架結構溫度內(nèi)力計算針對較簡單的軸拉構件,運用CEB法和拋物線法推導了構件出現(xiàn)裂縫后內(nèi)力及剛度折減系數(shù)公式;分析了允許出現(xiàn)裂縫的軸拉構件溫度應力特點。針對混凝土框架結構,采用有限元程序ANSYS中內(nèi)置的APDL參數(shù)化設計語言為工具編制了桿系鋼筋混凝土平面框架結構非線性有限元分析程序FJK,用來計算超長混凝土框架結構在恒載、預應力及單調溫度變化作用下梁中溫度內(nèi)力;分析配筋率、混凝土徐變、外部荷載、結構約束、預應力度等因素對框架梁中溫度內(nèi)力的影響,量化混凝土開裂對溫度應力計算的影響。5不設溫度縫的超長混凝土框架結構設計建議探討了混凝土結構伸縮縫間距和超長混凝土結構的不設縫長度,對正常使用極限狀態(tài)和承載力極限狀態(tài)溫度內(nèi)力是否參與組合進行討論,從結構布置上提出有利于裂縫控制的建議,重點闡述了超長混凝土框架結構梁板構件應如何配置預應力筋和非預應力筋,對后澆帶的理論間距、位置、后澆帶處鋼筋處理及后澆帶的施工進行了較詳細的分析,總結了預應力混凝土結構中預應力筋線型、連續(xù)布置跨數(shù)及連接方式,最后分析了設置滑動支座減少結構溫度應力的效果,對圓環(huán)形框架結構滑動支座的設置位置、數(shù)量進行了探討,并在南京奧體中心中央大平臺工程得到應用。
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簡介:結構在強烈地震作用下進入塑性后具有一定的延性和耗能能力?,F(xiàn)代抗震設計理論采用結構影響系數(shù)R對設防烈度下的彈性反應譜進行折減,得出結構的設計地震作用,然后按照彈性方法進行結構設計。我國現(xiàn)行的建筑抗震設計規(guī)范(GB500112001)采用“小震彈性設計”法,隱含的結構影響系數(shù)R為基于混凝土結構的28125。這個取值對鋼結構而言,不但沒有充分發(fā)揮其較好的延性和耗能能力來減小結構的設計基底剪力,而且由于較小的阻尼反而會使得鋼結構較混凝土結構的設計基底剪力更大,不利于鋼結構的發(fā)展。人字形中心支撐鋼框架(CBSF)為雙重抗側力體系,具有整體剛度大和梁柱節(jié)點彎矩小等優(yōu)點,成為多高層建筑中廣泛采用的抗側力體系之一。本文嚴格按照我國規(guī)范設計了12個人字形中心支撐鋼框架,利用ANSYS有限元軟件,采用增量動力時程分析(IDA)法,研究了該體系的結構延性折減系數(shù)RΜ、結構超強系數(shù)RΩ、結構影響系數(shù)R和位移放大系數(shù)CD,分析了結構層數(shù)、跨數(shù)、跨度、高跨比、周期和支撐跨數(shù)等參數(shù)對RΜ、RΩ、RΩ和CD的影響,并給出了人字型中心支撐鋼框架的R和CD建議值。
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簡介:目前國內(nèi)外對鋼管混凝土結構的研究大多集中于基本構件的力學行為較少開展鋼管混凝土框架結構工作性能的研究該文對鋼管混凝土框架結構的抗震性能進行了系統(tǒng)的試驗與理論研究因而具有重要的理論意義和工程價值該文研究工作的創(chuàng)新性和所取得的研究成果主要表現(xiàn)在以下幾個方面1、鋼管混凝土框架結構抗震性能的模型試驗研究基于現(xiàn)行規(guī)范設計制作了一榀13比例的兩跨三層鋼管混凝土框架結構模型并進行了低周反復荷載作用下的抗震性能試驗研究結果表明基于現(xiàn)行規(guī)范所設計的鋼管混凝土框架在地震時能形成梁鉸破壞機制框架的變形能力、承載能力、延性、耗能能力等受力性能均滿足抗震要求框架模型的有效延性系數(shù)達到了754遠大于一般延性框架延性系數(shù)應不小于4的要求同時基于鋼管混凝土柱抗彎剛度研究成果應用D值法的基本原理計算了鋼管混凝土框架結構的水平側移理論計算值與試驗測試值符合較好2、鋼管混凝土框架結構抗震性能的非線性有限元分析基于鋼管混凝土受力特點建立了適用于反復荷載作用下鋼管混凝土結構材料的本構關系分別應用鋼管混凝土統(tǒng)一模量理論和分離模量理論考慮材料非線性、幾何非線性和節(jié)點加強和剛度退化等因素的影響采用APDL參數(shù)化程序設計語言編制的命令流對鋼管混凝土框架在低周反復荷載作用下的受力性能進行了非線性有限元分析并與模型試驗結果相比較二者吻合較好從而驗證了基于統(tǒng)一理論的鋼管混凝土結構設計方法的可行性和適用性3、鋼管混凝土框架結構的抗震可靠度分析針對現(xiàn)行規(guī)范所設計的鋼管混凝土框架應用MONTECARLO隨機模擬法分析了結構在小震作用下各梁端和柱端截面屈服的相關性由此建立了結構在小震作用下的可靠度分析方法以結構總體破壞指標建立極限狀態(tài)方程采用適合強柱弱梁型框架結構分析的桿系模型提出了一種鋼管混凝土框架結構在大震作用下的可靠度分析方法參照現(xiàn)行規(guī)范的結構構件抗震設計方法建立了基于可靠度理論的鋼管混凝土框架結構體系的抗震設計表達式分析了地震作用的變異性和抗力的變異性對地震作用分項系數(shù)的影響給出了不同抗震類別的鋼管混凝土建筑的抗震調整系數(shù)和地震作用分項系數(shù)
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簡介:地震是嚴重危害人類生命及財產(chǎn)安全的自然災害之一,在土木工程中,結構抗震抗風的積極有效措施是對結構進行振動控制。結構減震控制能有效減小地震對結構物造成的損害,已經(jīng)成為廣泛的共識。按照控制方式的不同,結構的振動控制可以分為主動控制、被動控制、半主動控制、混合控制和智能控制五種。本文研究在地震作用下鋼筋混凝土框架剪力墻結構的非線性地震反應與非線性地震反應主動控制的理論和方法。在地震過程中,結構構件處于非線性階段。而現(xiàn)有的模型一般不考慮構件的非線性剪切特性及軸力變化對截面抗彎剛度和強度的影響。本文在非線性分析中,采用修正的SOLEIMANI分段式變剛度單元來模擬鋼筋混凝土框架剪力墻結構構件的工作,單元剛度矩陣考慮了鋼筋滑移的影響、構件材料非線性和幾何非線性、構件的非線性剪切效應,以及構件軸力變化對截面非線性抗彎剛度的影響,并對恢復力模型剛度拐點提出了精確的處理方法。本文在研究鋼筋混凝土框架剪力墻結構的地震作用下非線性分析的基礎上,建立了在修正SOLEIMANI分段式變剛度單元基礎上的增量型最優(yōu)控制方法,通過對具體工程的分析和計算,驗證了本文的理論和方法能夠達到結構主動控制的目的。本文編制了可以考慮震級、震中距、場地土條件影響的直接擬合目標反應譜的人工地震動合成程序、鋼筋混凝土框架剪力墻結構在地震作用下的非線性地震反應時程分析程序及結構地震作用下的非線性主動控制程序,所有程序的計算結果和實際震害相吻合,表明本文提出的方法和編制的程序可靠。
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簡介:進入21世紀,隨著我國城市進程的加快和人民生活水平的提高,住宅已成為第一位消費需求,國家也把發(fā)展住宅產(chǎn)業(yè)作為拉動國民經(jīng)濟增長的重要環(huán)節(jié)。鋼結構住宅以其高性能、綠色環(huán)保、施工速度快、建造周期短等諸多優(yōu)勢,在住宅中得到了廣泛應用,但現(xiàn)澆混凝土樓板的養(yǎng)護嚴重影響了鋼框架的施工速度,為解決這一問題,本文探討適用于鋼框架結構的一種質量可靠,施工速度快的施工方法升板法。當前升板施工工藝及現(xiàn)有理論都是基于鋼筋混凝土結構,而對于全新的鋼結構體系存在著理論研發(fā)不足、與鋼結構施工技術不配套、板柱連接固定形式單一、力學行為不明一確、與鋼結構體系升板施工技術的配套構件研究不足等問題。本文首先探討了鋼框架應用升板施工的結構體系和配套節(jié)點構造,包括型鋼柱、鋼管混凝土柱、有梁樓蓋和無梁樓蓋等。對鋼框架柱在升板過程中的群柱穩(wěn)定問題及理論計算方法進行了詳細探討,提出了一種用于鋼結構升板體系的群柱穩(wěn)定性簡化計算方法。一切科學研究,試驗是唯一可信的手段,但是對于鋼結構升板技術的理論,要衡量其正確性與否,足尺的結構試驗是有難度的,一是整體試件尺寸較大,二是受研究經(jīng)費的限制,因此利用先進的計算機仿真技術就成為一種既方便又可行的選擇。本文以大型通用有限元分析軟件ANSYS為開發(fā)平臺,以結構非線性分析方法為基礎,利用參數(shù)化有限元分析技術開發(fā)了鋼框架升板結構施工過程計算模擬軟件。本程序利用ANSYS參數(shù)化APDL語言建模技術和單元生死技術,編寫了建立模型宏、單元劃分宏、加載宏、查看計算結果宏、特征值屈曲荷載求解宏。在參數(shù)化建模模塊,利用APDL語言與宏技術組織管理ANSYS的有限元命令,創(chuàng)建交互式界面,簡單地輸入模型中的某些參數(shù)值就可以建立新的模型;在單元劃分、加載、結果后處理模塊運用ANSYS提供的程序語言,通過界面定制、宏嵌套功能、以及單元生死技術,實現(xiàn)參數(shù)交互輸入、界面驅動并運行程序,編制相應的ANSYS參數(shù)化命令流文件;程序還將利用模態(tài)分析方法進行特征值屈曲荷載計算。這樣該軟件就可應用于鋼框架升板施工過程模擬計算,實現(xiàn)施工全過程的內(nèi)力模擬跟蹤分析,為鋼結構體系應用升板技術奠定了理論基礎。利用本文開發(fā)的計算機仿真軟件,可以方便的了解鋼結構升板過程的任一點的內(nèi)力和變形,以便為結構設計和結構吊裝方案的選擇提供有力的技術支撐。
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簡介:結合國家自然科學基金課題地基基礎上部結構相互作用體系動力特性研究NO50278033,本文圍繞土箱形基礎RC框架結構動力相互作用這一課題,在前人研究成果的基礎上,對動力分析中的接觸模型作了新的探討,并通過試驗分析和數(shù)值計算上作了相應的研究對比;同時研究了上部結構與土的各項動力參數(shù)對動力相互作用的實際影響,并且進一步利用上述研究得出的結果,通過數(shù)值分析探討了關于采用換土改變地基剛度而起到隔震的效果,將土動力相互作用研究的成果引入工程抗震設計的實際工作去。本文共分五章,分別作了如下工作1、回顧了土與結構動力相互作用的理論研究工作的發(fā)展歷史,各種分析方法的特點及應用情況,并特別介紹了土與結構界面模型的研究歷史,本文的研究正是在前人的這些工作基礎上展開的。2、介紹了野外大比例模型試驗各方面的情況,包括模型所在地的地質條件概況、模型本身的詳細情況、試驗中測點布置以及各項動力試驗的基本情況等。3、通過有限元軟件MSCMARC建立了野外大比例試驗模型結構的三維實體有限元分析模型,并且詳盡介紹了關于模型的網(wǎng)格劃分、人工邊界的處理、動力相互作用中的非線性模擬,采用的計算方法等數(shù)值分析的各個環(huán)節(jié)。然后對分析模型進行了若干工況的數(shù)值模擬,并與現(xiàn)場試驗數(shù)據(jù)作了對比分析并驗證了本文所建的有限元模型的可靠性和準確性。4、介紹了目前幾種土與結構接觸面常用的界面模型,以及一些大型通用有限元軟件的接觸單元計算原理,然后在前人研究的基礎上考慮土箱基動力相互作用中的能量耗散,計入阻尼成分,提出了一種改進的GOODMAN三維土箱基接觸單元,并推導了相應的接觸單元的單元剛度矩陣。同時將這種改進的GOODMAN單元在MARC軟件里通過考慮阻尼的彈簧模擬實現(xiàn),并對整個結構體系進行了不同地震加速度峰值輸入下的地震反應分析。5、基于前述的研究成果,在原有數(shù)值模型上改變上部結構的質量分布、混凝土彈性模量、剛度分布以及土性等參數(shù),研究在土結構動力相互作用影響下結構動力特性和地震反應的變化規(guī)律。同時利用土性變軟以后結構地震反應減小的分析結果初步提出了換軟土的隔震思路。
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