高层钢-混凝土混合结构弹塑性动力时程及能量反应分析

摘要

目前，钢-混凝土混合结构被大量应用于我国的高层建筑特别是超高层建筑结构中，而我国是多地震国家，对混合结构体系进行抗震性能的研究具有重大意义。因此，本文主要针对高层混合结构体系中常用的外钢框架-内混凝土核心筒混合结构进行了地震作用下的弹塑性动力反应及能量反应分析，主要研究内容如下： (1)建立了高层钢-混凝土混合结构的三维空间有限元分析模型，并对其自振特性进行了分析。 (2)对高层钢-混凝土混合结构模型进行了地震作用下的弹塑性动力反应分析，得到结构在不同地震烈度下的顶层位移时程、加速度时程、楼层位移及层间位移角反应，研究了地震作用下混合结构的开裂、屈服与破坏情况。通过对不同地震波作用下结构的动力反应对比分析知，输入地震波的频谱特性对结构的动力反应影响相当明显。 (3)对高层钢-混凝土混合结构模型进行了地震作用下的能量反应分析，选取不同的地震动参数对混合结构的总输入能及其分配情况以及混合结构的滞回耗能分布情况进行了研究。通过研究知，地震反应的能量分析方法是一种能较好反应混合结构在地震作用下的地震反应全过程及其弹塑性性能的方法。 (4)通过对地震作用下混合结构的弹塑性动力反应分析结果和能量反应分析结果进行对比分析知，抗震设计中仅考虑结构的位移反应采用位移单一性能指标对混合结构进行抗震性能的评估是不够全面和安全的，提出应同时补充对结构的耗能反应分析来评估混合结构抗震性能的建议。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1选题背景及意义

1.2高层钢-混凝土混合结构研究现状

1.2.1钢-混凝土混合结构分析模型及计算研究

1.2.2钢-混凝土混合结构试验研究现状

1.3已有研究存在的问题及今后的研究方向

1.4本文主要研究内容

第二章高层建筑混合结构分析模型及地震波的选择

2.1高层建筑结构弹塑性分析方法概述

2.1.1弹塑性静力分析方法

2.1.2弹塑性动力分析方法

2.1.3通用有限元软件ABAOUS在动力弹塑性分析中的应用

2.2高层建筑混合结构弹塑性动力分析计算模型

2.2.1弹塑性动力分析的结构模型

2.2.2混合结构的三维空间有限元模型

2.3地震波的选择

2.3.1地震动三要素及评述

2.3.2输入地震波的选用

2.4本章小结

第三章钢-混凝土混合结构弹塑性时程反应分析

3.1结构模型

3.2有限元模型建立

3.3结构自振特性分析

3.4地震反应计算结果与分析

3.4.1结构的位移反应

3.4.2结构的加速度反应

3.4.3结构屈服与破坏情况

3.5本章小结

第四章钢-混凝土混合结构在地震作用下的能量反应分析

4.1引言

4.2地震能量反应分析方法

4.2.1能量分析原理和反应方程

4.2.2能量方程的求解

4.3混合结构的能量时程反应分析

4.4混合结构的总输入能及其分配

4.4.1地震动峰值对混合结构总输入能及其分配的影响

4.4.2地震动频谱特性对混合结构总输入能及其分配的影响

4.4.3地震动持时对混合结构输入能的影响

4.5高层混合结构的滞回耗能分布

4.5.1滞回耗能在钢框架与剪力墙中的分布

4.5.2滞回耗能在结构层间的分布

4.6本章小结

第五章结论与展望

5.1主要工作及结论

5.2存在的问题及前景展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间参与科研及发表论文情况