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【6h】

搭接柱转换结构的有限元分析及其与帽桁架、腰桁架的综合应用

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目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1高层建筑结构转换层概述

1.2结构转换层的功能和主要型式

1.2.1结构转换层的功能

1.2.2结构转换层的主要形式

1.3国内外转换层结构的研究现状

1.4国内高位转换层结构的工程应用现状

1.5高层建筑转换层结构设计的基本准则

1.6本课题研究的意义

1.7本课题所做的主要研究

第2章高层建筑转换层结构侧向刚度比的合理取值

2.1引言

2.2转换层上、下层剪切刚度比

2.2.1转换层上、下层剪切刚度比γ定义

2.2.1带转换层高层建筑结构剪切刚度比要求

2.3转换层上、下层间侧移角比

2.3.1转换层上、下层刚度比的公式(2-1)存在的问题

2.3.2转换层上、下层间侧移角比定义及分析

2.3本章小结

第3章两种不同形式搭接柱体的静力有限元分析

3.1有限元法分析过程概述

3.2内收型搭接柱体的静力分析

3.2.1搭接柱转换结构的平衡方程

3.2.2分析模型简介

3.2.3搭接柱转换结构的应力、变形分析

3.2.4在静力作用下影响搭接柱体受力性能的因素

3.3外伸型搭接柱体的静力分析

3.3.1分析模型简介

3.3.2受力机制

3.3.1在静力作用下影响搭接柱体受力性能的因素及与内收型的区别

3.4本章小结

第4章在整体结构中搭接柱体的静力分析及其与帽、腰桁架的结合应用

4.1引言

4.2单次收进时整体结构的受力分析

4.2.1模型简介

4.2.2梁板受力、变形特点

4.2.3内筒受力、变形特点

4.2.4影响内筒水平变形因素分析

4.3双次收进时整体结构的受力分析

4.3.1模型介绍

4.3.2楼板及内筒的受力与变形

4.4帽桁架、腰桁架与搭接柱的结合应用分析

4.4.1帽桁架、腰桁架简介

4.4.2帽桁架整体结构应力、变形的影响

4.4.3腰桁架与帽桁架的综合应用及其位置的确定

4.5搭接柱体参数对整体结构应力、应变的影响

4.5.1内收宽度a

4.5.2搭接柱体高度

4.5.3搭接柱体厚度

4.6本章小结

第5章搭接柱结构的抗震性能分析

5.1引言

5.2抗震分析方法

5.2.1反应谱分析法

5.2.2弹性和塑性时程分析法

5.2.3静力弹塑性反应分析法(Push-over方法)

5.3本文使用的分析软件介绍和选择

5.4搭接柱结构的振型分解反应谱分析

5.4.1计算参数的确定

5.4.2振型分解反应谱法计算结果

5.5弹性时程分析法

5.5.1计算参数的确定

5.5.2弹性时程分析结果

5.6结构的弹塑性分析

5.6.1结构的弹塑性静力分析

5.6.2结构的弹塑性动力分析

5.7搭接柱参数对整体结构抗震性能的影响

5.7.1搭接柱体内收宽度对结构抗震性能的影响

5.7.2搭接柱体高度对结构抗震性能的影响

5.7.3搭接柱体厚度对结构抗震性能的影响

5.8搭接柱转换结构与梁式转换结构的抗震性能对比分析

5.8.1结构的层间刚度与层间剪力分布对比分析

5.8.2结构的变形特点对比分析

5.9本章小结

第6章搭接柱转换结构设计时相关问题探讨

6.1转换结构类型的选择

6.2搭接块设计的相关问题

6.2.1搭接块布置形式

6.2.2搭接块截面设计

6.3与搭接块相连的转换层受拉梁设计

6.4与搭接柱相连的受压梁设计

6.5转换层下层柱设计

6.6楼板设计建议

6.7其他相关设计原则

结论

参考文献

致谢

附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录

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摘要

在现代高层建筑中,上、下楼层的结构形式有时要发生变化,故需要设置转换层。搭接柱转换结构是一种新型的高层建筑结构转换形式,它普遍适用于立面有收进或外伸的建筑物,与梁式转换结构、厚板式转换结构、箱形或桁架式转换结构形式相比,它具有很好的经济性和实用性。但目前,学术界和工程界对搭接柱转换结构的研究尚嫌不足。 本文运用ANSYS软件对搭接柱转换结构进行了局部和整体分析。在局部分析中指出了搭接柱转换结构的受力和变形特点,并对搭接柱的开裂破坏特点和影响搭接柱受力变形的因素进行了详细分析,得出搭接柱的内收宽度和高度对其受力和变形影响很大。在整体分析中,通过在ANSYS中建立了一个28层,98.4米高的建筑模型,分析了带有搭接柱转换结构的框-筒结构受力和变形特点,以及影响整体结构受力变形的因素。指出了搭接柱转换结构在静力作用下设计时要注意的问题。 本文还通过PKPM中的SATWE和EPDA对模型进行了抗震性能分析,得出了在地震作用下,搭接柱结构的层间刚度过渡、层间剪力分配和层间位移角等方面的特点,进一步揭示了结构的地震响应规律。静力弹塑性分析(Push-over)揭示了结构产生塑性铰顺序以及结构承受基底剪力的规律;能力谱法进一步明确地评估了结构的抗震能力,并与梁式转换结构进行了对比分析。 本文分析表明搭接柱转换结构是经济适用的结构转换形式,它具有很好的抗震性能,可广泛用于高烈度地震地区。

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