结构近场地震作用及人字形中心支撑钢框架近场地震反应分析

摘要

相关文献表明，近年来的强震中损毁严重的结构主要位于近断层区（极震区），即紧邻震中带附近。近断层区的地面运动带有长周期速度脉冲，近场地面运动的速度和位移峰值均远高于远场地面运动，对结构提出了更高要求。相对而言，各国学者针对中远场地面运动特性及结构抗震设计方法的研究已比较成熟和完善，但对近场地面运动特性及近断层区结构抗震设计方法的研究尚不够成熟和完善，有必要对近断层区结构抗震设计方法进行深入研究。
　　本文按照《建筑抗震设计规范》GB50011-2010，对处于发震断裂两侧5km以内结构采用近场地震作用放大系数1.5，分别设计了10、15、20层人字形中心支撑钢框架;选取了16条近场地震记录，采用Pushover方法和弹塑性时程方法分析了所设计结构在近场地震波作用下的反应;分析了结构损伤、结构位移响应、结构剪力和耗能构件支撑杆的弹塑性反应;评价了《建筑抗震设计规范》GB50011-2010近场地震作用放大系数方法的合理性。
　　弹塑性时程分析结果表明:近场多遇地震下3个结构的层间位移角基本满足规范要求，但在近场设防和罕遇地震下结构均出现较大变形，不满足规范层间侧移限值要求;地震加速度峰值、结构层数、近场地震动的频谱特性以及不同的脉冲效应均对结构反应产生一定的影响。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 近场地面运动研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 中心支撑钢框架的抗震性能及研究现状

1．3．1 中心支撑钢框架的抗震性能

1．3．2 中心支撑钢框架研究现状

1．4 本文的主要研究内容

第二章 近场地面运动

2．1 近场地面运动的定义

2．2 近场地面运动的基本特性

2．2．1 近场前方向效应

2．2．2 近场滑冲效应

2．3 近场地面运动的影响因素

第三章 人字形中心支撑钢框架设计

3．1 设计资料

3．2 计算榀CBSF结构设计荷载

3．2．1 竖向荷载标准值

3．2．2 水平荷载计算

3．3 CBSF结构的计算模型及内力计算

3．3．1 截面选定

3．3．2 振型分解反应谱法计算水平地震作用

3．3．3 荷载组合

3．4 构件抗震验算

3．5 本章小结

第四章 非线性有限元分析

4．1 引言

4．2 Pushover分析验证

4．2．1 Pushover分析的基本步骤

4．2．2 塑性铰的定义

4．2．3 Pushover分析结果

4．3 动力时程分析

4．3．1 动力方程的数值解法

4．3．2 阻尼矩阵

4．3．3 动力时程分析的基本步骤

4．4 ABAQUS有限元模型

4．4．1 建立模型

4．4．2 边界约束条件

4．4．3 单元选取

4．4．4 网格划分

4．5 近场地震波的选取与调幅

4．5．1 选波原则

4．5．2 选波方法

4．5．3 地震波选取

4．5．4 地震波合理性验证

4．6 本章小结

第五章 人字形中心支撑钢框架近场地震反应分析

5．1 结构损伤

5．2 近场地震下结构的位移响应

5．2．1 层间位移角

5．2．2 顶点位移时程

5．2．3 层间位移时程

5．3 结构剪力

5．3．1 基底剪力时程

5．3．2 层间剪力分布

5．3．3 支撑剪力

5．4 近场地震作用下耗能构件支撑杆的弹塑性反应

5．5 近场地震频谱特性对结构反应的影响

5．6 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢

附录

作者简历