钢框架结构非线性地震动力分析

摘要

钢结构是当前建筑结构中应用广泛的一种结构形式，强度高，延性好，特别是钢框架结构以它自重轻，使结构有更大使用面积和净高等优势满足现在对房屋设计的需求而得到了大量推广。在地震动力作用下，钢框架结构进入弹塑性阶段后，要对结构进行非线形动力分析，往往在弹塑性阶段，钢框架结构受力和变形比较复杂，因此本文主要研究钢框架结构在弹塑性阶段的抗震性能分析，本文主要研究的内容为： 1、钢框架结构在动力分析中的模型的建立，以及在建模中有必要考虑的对结构在弹塑性阶段有很大影响的因素：二阶效应以及节点域剪切变形的理论分析。并在建模中把这些因素考虑进去，对基本单元杆模型进行改进. 2、对地震作用下进行非线性分析的时程分析和静力Pushover方法进行理论说明，研究各自的分析原理和依据，以及最终分析结构的推导过程。 3、用SAP结构分析程序对模型分析处理，用算例得出来的结果对比，说明P-△效应和节点域刚度对结构的影响程度，还通过对时程和Pushover分析法分析结果的比较来验证各自分析方法和结果存在在优势和劣势。

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第一章绪论

1.1钢结构发展

1.1.1钢结构在国外的发展

1.1.2国内钢结构发展的历史

1.1.3钢框架结构的发展

1.2结构动力学的发展及其方向

1.2.1现在结构动力学的发展

1.2.2现代结构动力学的研究方向

1.3本论文的研究内容

第二章 钢框架动力分析有限元模型的建立

2.1节点域对钢框架结构的刚度和承载力的影响

2.1.1考虑节点域剪切变形的梁柱单元分析的基本假定

2.2钢框架有限元模型对二阶效应考虑

2.2.1一阶分析方法

2.2.2考虑二阶效应的分析方法——二阶分析方法

2.3钢框架有限元模型建立

2.3.1基本建模模式

2.3.2单元刚度方程

2.3.3考虑P-△效应

2.3.4考虑节点域剪切变形

第三章钢框架结构地震分析法

3.1震动参数

3.1.1地震动幅值特性

3.1.2地震动频率特性

3.1.3地震动持时特性

3.2时程分析法

3.2.1结构的恢复力特征曲线

3.2.2地震波的选取

3.3 Pushover非线性静力分析法

3.3.1基本定义

3.3.2静力非线性分析方法的原理

3.3.3静力非线性分析方法的基本假定

3.3.4等效单自由度体系

3.3.5静力非线性Pushover分析方法的基本步骤

3.3.6结构抗震能力的评估

第四章结构算例

4.1 SAP2000在Pushover分析中的应用

4.1.1荷载控制及结构目标位移的确定

4.1.2结构的侧向荷载及工况

4.1.3塑性铰的定义

4.2考虑P-△效应的钢框架分析算例(pushover分析法)

4.2.1设计资料一

4.2.2五层楼框架结构的计算结果分析对比

4.3考虑节点域剪切变形钢框架非线性动力分析算例(时程分析)

4.3.1节点域在SAP程序中的体现

4.3.2考虑节点域的算例结果比较

4.4考虑P-△效应和节点域的钢框架模型时程和pushover方法对比

4.5本章小结

第5章结论

5.1本文研究工作总结

5.2未来研究展望

致 谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文