钢框支夹芯刚架结构动力时程分析

摘要

当今社会，随着城市的发展及新农村建设，越来越多的建筑物拔地而起，人们对建筑物使用功能的要求越来越高，例如在商务会所、高档宾馆、写字楼等新建建筑中因其特殊的使用功能，建筑上常常需要设置局部大空间，为了满足人们的要求，往往会采用大跨度梁承担上部荷载，传统的设计方法一般采用井字梁，但是这种结构形式只能使用在局部大空间在建筑物顶层的情况，当局部大空间处于建筑物的中间层时，井字梁这种结构形式则无法使用。当建筑物的局部大空间处于底层时，就需要引入转换构件。在传统的大跨度设计中，设计师们一般会将大跨度梁设计成桁架梁、预应力梁、薄腹梁等转换构件，这些传统的方法设计理论较复杂，施工操作时难度较大。在具体的应用上传统的结构设计方法都存在一定的局限性。 鉴于以上情况，本文提出了钢框支夹芯刚架结构体系，在新建建筑物存在大空间时，通过夹芯刚架柱对大跨度梁的调节作用，减小大跨度梁上的弯矩峰值，使结构在不增大截面的情况下受力更均匀合理，这样既能满足建筑的使用要求，又能满足结构的设计要求。 针对钢框支夹芯刚架结构，本文从静力分析到动力时程分析两个方面进行研究。静力方面，在以往的研究基础上，本文推导了夹芯刚架柱对梁弯矩调节作用的基本方程，得出夹芯刚架柱在距梁端0.2L处对梁弯矩调节作用最有利。通过改变抽柱层所在位置，可以看出抽柱层对结构的影响。通过对比夹芯刚架柱与大跨度梁线刚度比、夹芯刚架柱与框架柱线刚度比，得到其线刚度比的最优区间，给设计人员提供设计参考。在动力时程分析方面，本文弥补了该结构体系在动力分析方面的空白，首先介绍了几种抗震分析基本理论，推导了动力学基本方程，分析了影响地震波选取的几个因素，选取了两条实际地震曲线和一条人工模拟时程曲线。其后本文对有限元分析软件MIDAS Gen进行了介绍，简述了该软件在动力时程分析的优缺点。本文最后利用MIDAS Gen对钢框支夹芯刚架进行动力时程分析，在多遇地震情况下求得结构弹性层间位移角，得出该结构具有较好的抗震性能;在罕遇地震情况下分别求得结构在强轴和弱轴方向上的塑性铰出铰顺序，分析结构是否破坏;计算弹塑性层间位移角，得出钢框支夹芯刚架结构具有良好的抗震性能。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 钢框支夹芯刚架结构的研究现状

1．2 国内应用现状

1．3 研究意义

1．4 本文主要研究方向

第二章 钢框支夹芯刚架结构体系静力分析

2．1 钢框支夹芯刚架结构体系实例

2．2 钢框支夹芯刚架结构体系的基本原理

2．2．1 钢框支夹芯刚架结构静力分析

2．2．2 夹芯柱对梁段弯矩调节作用

2．3 影响夹芯柱影响梁弯矩作用的因素

2．4 总结

第三章 基于抗震性能设计的动力时程理论

3．1 传统抗震设计计算方法理论简介

3．1．1 底部剪力法

3．1．2 反应谱法

3．1．3 静力Pushover分析法

3．2 基于抗震性能设计的动力时程分析法

3．2．1 基于性能的抗震设计理论概述

3．2．2 动力时程分析法的原理、特点

3．2．4 时程分析法的目的

3．2．5 时程分析的基本理论公式

3．2．6 地震波选取的影响因素

3．2．7 地震波的选取

3．2．8 阻尼的选取

3．3 基于MIDAS Gen的动力时程分析

3．3．1 MIADAS Gen软件的介绍

3．3．2 MIDAS Gen分析功能的介绍

3．3．3 MIDAS Gen的时程分析

3．4 时程分析的局限性

3．5 总结

第四章 钢框支夹芯刚架结构基于抗震性能的时程分析

4．1 基于MIDAS Gen的钢框支框支夹芯刚架的前处理

4．1．1 新建钢框支夹芯刚架模型的建立

4．1．2 荷载及时程数据的输入

4．2 在多遇地震下的受力分析

4．3 在罕遇地震下的受力分析

4．4 总论

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

后记

攻读硕士学位期间论文发表及科研情况