变截面门式刚架结构体系弹塑性动力时程分析

摘要

近年来,地震灾害频繁发生,对国家和人民造成了巨大的损失,人们对于房屋结构的抗震性能越来越重视。变截面门式刚架结构是我国应用最广泛的轻型钢结构房屋,我国对其性能的研究主要集中于稳定、优化设计等方面,而对其抗震性能的研究还相对较少。因此,有必要对该类结构的抗震性能进行深入研究。
　　 本文的研究对象为两榀刚架组成的变截面门式刚架结构体系,运用ANSYS有限元分析软件对其进行弹塑性动力时程分析。首先,建立两种有限元模型:空间模型和平面模型,用两种模型的有限元分析结果与试验的结果进行对比分析,验证空间模型的有效性及优越性；然后,根据规范要求选用三条地震波,对门式刚架标准图集中的五种刚架进行弹塑性动力时程分析,分析时在刚架的平面内和平面外同时施加地震波,通过对比刚架的檐口和屋脊处的位移、加速度反应以及结构整体的应力反应,研究门式刚架结构体系在双向水平地震作用下的变形特征和破坏机理,分析结果表明,在以变形和延性破坏准则作为门式刚架结构破坏指标时,本文所研究的门式刚架结构均满足规范要求。

目录

文摘

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第一章 绪论

1.1 门式刚架结构体系概述

1.2 门式刚架结构体系在国内外的发展现状

1.3 门式刚架轻型房屋钢结构体系的研究现状

1.3.1 国外研究现状

1.3.2 国内研究现状

1.4 研究课题的提出

1.5 主要研究内容

第二章 模型有限元分析及其有效性验证

2.1 有限元分析方法的基本理论

2.1.1 有限元法简介

2.1.2 ANSYS软件简介

2.2 有限元建模过程

2.2.1 试验模型的基本概况

2.2.2 单元类型的选取

2.2.3 实常数和材料属性的设定

2.2.4 创建实体模型

2.2.5 网格划分生成有限元模型

2.3 定义边界条件和加载

2.3.1 定义边界条件

2.3.2 地震波的选取与施加

2.4 结构动力分析

2.4.1 模态分析

2.4.2 瞬态动力分析

2.5 有限元模型的有效性验证

2.5.1 试验模型有限元建模

2.5.2 模态对比分析

2.5.3 时程分析结果与试验结果对比

2.6 本章小结

第三章 变截面门式刚架结构体系弹塑性动力时程分析

3.1 研究对象的基本概况

3.2 模态分析

3.2.1 模态的提取

3.2.2 质量阻尼系数和刚度阻尼系数的计算

3.3 弹塑性动力时程分析

3.3.1 刚架檐口位移时程反应分析

3.3.2 刚架屋脊位移时程反应分析

3.3.3 刚架檐口加速度时程反应分析

3.3.4 刚架屋脊加速度时程反应分析

3.3.5 刚架平面外的地震反应对比分析

3.3.6 刚架Von mises应力反应分析

3.4 时程分析法计算结构水平作用力与底部剪力法比较

3.4.1 底部剪力法计算结构的水平地震作用

3.4.2 时程分析法和底部剪力法计算结果对比

第四章 结论与展望

4.1 结论

4.2 展望

参考文献

致谢

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