考虑材料阻尼比不同的屋盖管桁架与下部混凝土结构抗震性能的分析

摘要

随着我国国民经济的发展和社会需求的不断提高,上部采用钢结构屋盖下部采用混凝土结构的混合结构受到了广泛的青睐。由于此类结构是由两种完全不同的材料组成的结构体系,两种材料的阻尼比差别比较大,而实际工程设计中常采用规范规定的综合阻尼比的方法来计算或将下部的钢筋混凝土结构与上部的钢结构屋盖分开考虑。这些对结构设计影响如何?本文结合西安咸阳国际机场T3A航站楼,分别对下部混凝土结构和整体结构采用规范规定的综合阻尼比和组阻尼比进行计算,研究其对结构振型、周期、位移的影响。
　　 本文所做的主要工作是:(1)通过对一具体的工程实例,将钢桁架部分按照一定的规则等代为钢梁,来近似考虑钢桁架的刚度,然后应用PKPM建模进行整体计算,此种情况与考虑下部混凝土结构与上部钢桁架采用组阻尼比作为整体在Midas Gen中的分析结果进行对比。(2)通过对一具体的工程实例用较精确的阻尼模型,采用组阻尼比的方法进行分析,然后再对同一工程采用工程设计中常用的综合阻尼比进行计算,比较其位移、周期、内力的差别。
　　 本文主要结论为:(1)在结构设计中,在分析下部为混凝土上部为大跨度钢结构这类混合结构时,考虑上下部结构相互影响是非常重要的。一般来说,下部结构是上部结构的支座,支座移动对超静定结构造成的影响是很大的。尤其是与屋盖靠近的楼层,其周期、位移以及内力都有很大的影响。所以,对这类结构的分析应进行整体分析。(2)在本工程中,采用Miads Gen特有的组阻尼比与规范中的综合阻尼比的方法对整体结构进行分析比较,可知采用规范规定的综合阻尼比的方法对结构的周期、位移以及钢桁架杆件的内力、位移的影响不是很大,能满足工程要求。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 大跨度结构与下部支承体系的研究现状

1.3 问题的提出

1.4 本文的主要内容

第二章 结构的阻尼理论

2.1 阻尼的基本概念

2.2 结构阻尼计算模型

2.2.1 粘滞阻尼与复阻尼

2.2.2 比例阻尼与非比例阻尼

2.3 阻尼参数的表达方法

2.3.1 模态应变能法

2.3.2 比例阻尼结构的阻尼表达

2.3.3 非比例阻尼结构的阻尼表达

2.4 阻尼比

2.5 本章小结

第三章 钢桁架屋盖与下部混凝土支承结构相互作用分析

3.1 钢桁架屋盖与下部混凝土支承结构整体分析方法

3.1.1 问题的提出

3.1.2 非比例阻尼体系分析现有方法简述

3.2 不同材料组合结构阻尼比实用计算公式

3.2.1 不同材料组合结构阻尼比一位能加权平均法

3.3 地震影响系数曲线的阻尼调整系数和形状参数的调整

3.4 本章小结

第四章 混合结构设计实例

4.1 工程概况

4.2 软件介绍

4.3 结构抗震分析的方法

4.3.1 现行规范对抗震设计的要求

4.3.2 抗震分析的方法

4.4 钢结构屋盖桁架结构有限元模型的建立

4.4.1 管桁架概述

4.4.2 相贯节点的概述

4.4.3 相贯节点的非刚性性能

4.5 单独计算与整体计算的对比

4.5.1 单独计算

4.5.2 Midas Gen整体计算

4.5.3 PKPM与Midas Gen计算结果对比

4.6 本章小结

第五章 考虑不同材料不同阻尼比的混合结构弹性时程分析

5.1 计算模型的选取

5.2 程序的选取以及组阻尼比的介绍

5.2.1 组阻尼比的引入背景

5.2.2 基于应变能的振型阻尼比计算方法

5.3 Midas Gen的特征值解法

5.4 混合结构阻尼的选取

5.5 组阻尼比的定义及振型阻尼比计算结果

5.6 各振型阻尼比下的地震影响系数的比较

5.7 三种模型混凝土部分位移角及最大层间位移的比较

5.8 三种模型钢桁架屋盖部分杆件位移及内力的比较

5.9 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 展望

参考文献

攻读硕士期间发表的论文和获奖情况

致谢