高层框架-剪力墙结构动力特性研究及地震时程反应分析

摘要

框架-剪力墙结构是高层建筑中应用较为广泛的一种结构体系，其抗震性能及弹塑性位移研究正处于发展阶段。目前，对于框架-剪力墙结构体系的试验研究已很多，而对于框架-剪力墙结构内部构件改变对结构动力特性及抗震性能的影响研究很少。本文通过对框-剪体系进行动力分析，主要研究了结构的固有特性、地震时程反应及应力分布等在一般框-剪结构的内部构件改变情况下的变化规律。 综合已有的研究理论及研究成果，利用有限元分析软件ANSYS，结合我国现行《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)的要求，编写了钢筋混凝土框架-剪力墙结构有限元模型程序及动力分析程序。对计算模型进行模态分析和地震时程反应分析，初步了解了计算模型的动力特性(振型、频率)及时程反应曲线，并验证了本计算模型适合计算研究。 根据框架-剪力墙结构的内部构件的变化，即结构动力特性的影响因素，改变程序参数分别建立了不同剪力墙厚度、不同楼板厚度、不同底层高度及有无中间剪力墙结构的计算模型，先分别进行了模态计算来分析结构的动力特性变化规律，然后输入两种地震波分别对结构进行非线性地震反应时程分析，研究结构时程反应的变化规律。以上为本文的独创之处。

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第一章 绪论

1.1高层建筑的发展概况

1.2高层建筑结构的特点

1.3高层建筑结构体系

1.3.1框架结构体系

1.3.2剪力墙结构体系

1.3.3框架-剪力墙结构体系

1.4研究地震作用的背景和意义

1.5论文主要研究内容

第二章高层建筑结构分析有限元理论及实用软件

2.1高层建筑计算中的有限元模型

2.1.1平面有限元

2.1.2薄壁杆件单元

2.1.3空间杆单元--梁元、柱元及杆元

2.1.4墙元--壳元

2.2有限元理论

2.2.1有限元法的发展概况

2.2.2有限元法的基本原理

2.3有限元分析软件ANSYS简介

第三章ANSYS模型建立及地震反应分析方法

3.1前言

3.2 ANSYS的建模方法

3.3 ANSYS中的模型单元

3.3.1 BEAM188梁单元

3.3.2 SHELL63壳单元

3.3.3边界条件处理

3.4抗震分析基本理论

3.4.1静力理论

3.4.2反应谱理论

3.4.3动力理论

3.5计算模型

3.5.1荷载工况

3.5.2地震波的选取

3.6地震反应分析方法概述

第四章框架-剪力墙结构的动力特性分析

4.1结构的模态分析

4.1.1结构模态分析的计算结果及分析

4.2结构内部特性对结构动力特性的影响

4.2.1不同剪力墙厚度的模态分析

4.2.2不同楼板厚度的模态分析

4.2.3不同底层高度的模态分析

4.2.4有无中间剪力墙的模态分析

4.3小结

第五章结构非线性地震反应时程分析

5.1分析方法和步骤

5.2地震反应计算结果分析

5.2.1顶层水平位移时程反应

5.2.2顶层加速度时程反应

5.2.3水平位移沿建筑高度的变化

5.2.4各楼层水平位移时程曲线

5.2.5层间位移角沿楼高的变化情况

5.3小结

第六章框架-剪力墙结构地震反应的影响因素

6.1剪力墙厚度对地震反应的影响

6.2楼板厚度对地震反应的影响

6.3底层层高的影响

6.4有无中间剪力墙结构加速度时程反应

6.5地震波一、二维输入的影响

6.6小结

结语

参考文献

攻读硕士学位学位期间取得的研究成果

致谢