刚度变化对巨型框架结构动力响应影响研究

摘要

本文使用ANSYS有限元分析软件建立巨型框架结构模型，输入加速度峰值为70cm/s2、140cm/s2、400cm/s2的ELCENTRO波、Taft波、南京波，针对3组不同刚度的次框架结构模型，进行模态分析和动力响应分析，比较了次框架刚度变化对巨型框架结构整体抗震性能的影响，并得出如下结论：
　　（1）巨型框架结构在本研究中结构的二级受力性能明显，其中主框架与次框架共同协作抵抗地震作用，而主框架为主要的抗侧力构件，也承担更多的地震作用。在不同的地震波作用下，巨型框架结构均呈现出以剪切变形为主的侧移曲线，表现出框架结构的变形特性。
　　（2）对3组模型分别施加地震波后，得出在3个地震波作用下结构的最大水平位移曲线，模型1的加载结果表明ELCENTRO波和南京波具有相似的位移曲线，其最大位移是Taft波的1.71倍和1.64倍；模型2的加载结果表明南京波的最大水平位移是ELCENTRO波的1.2倍，是Taft波的1.7倍；模型3的加载结果表明， Taft波和南京波具有相似的位移曲线，其最大位移近似是ELCENTRO波的1.2倍。
　　（3）通过对同一结构模型施加不同加速度峰值的同种地震波，得出3组结构模型的加速度变化曲线，观察结构加速度曲线上点的跳跃情况，可找到结构模型的薄弱层位置，并显现出ELCENTRO波和Taft波这种自然地震波与南京波这类人工波在地震波属性上的差别。
　　（4）对3组模型施加ELCENTRO波时，通过3组模型的位移曲线的变化表明模型1最大水平位移是模型2的1.19倍，是模型3的2.18倍；在Taft波作用下，模型1的最大水平位移是模型2的1.02倍，是模型3的1.13倍；在南京波作用下，模型1的最大水平位移是模型2的1.1倍，是模型3的1.82倍。由此得出，随着次框架刚度的增大，结构的水平位移在逐渐减小，说明次框架刚度的变化对巨型框架整体结构的位移具有一定影响。

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第1章 绪论

1.1 高层建筑的发展概况

1.2 巨型框架的定义、种类及特点

1.3 本文研究内容

第2章 软件介绍及有限元理论

2.1 ANSYS简介

2.2 有限元法概述

2.3 单元的选择

2.4 地震波的选择

2.5 结构地震响应分析方法

2.6 模态分析方法

2.7 本章小结

第3章 巨型框架结构模态分析

3.1 结构计算模型

3.2 模态分析

3.3 本章小结

第4章 巨型框架结构动力响应分析

4.1 模型1动力时程分析

4.2 模型2动力时程分析

4.3 模型3动力时程分析

4.4 ELCENTRO波加载下的位移值比较

4.5 Taft波加载下的位移值比较

4.6 南京波加载下的位移值比较

4.7 本章小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

致谢

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