大直径预应力混凝土浅筒仓抗震计算及模型简化分析

摘要

预应力混凝土浅筒仓因其具有整体性好、施工方便、工程造价较低等优点,近年来得到广泛应用。但其复杂的受力特性,尤其是特有的大直径薄壳结构特性往往是导致结构破坏的主因。研究表明地震作用是导致筒仓整体结构破坏的最大威胁因素,因而对其抗震性能评价和地震作用的计算显得尤为重要。本文通过对筒仓在我国的发展历史回顾,总结了近年来国内外筒仓抗震理论的研究现状,介绍了现行用于筒仓抗震设计的理论分析方法。在此基础上做了以下工作:　　(1)根据实际工程,利用有限元分析软件ANSYS对大直径预应力混凝土浅筒仓结构进行静、动力反应分析,探讨了整个结构的变形和受力特性以及抗震性能,为此类结构抗震设计提供了参考。　　(2)本文依据质量和刚度的等效原则,对原结构进行了简化,推导出了简化模型理论计算公式,建立了一维杆系简化模型,实现了三维结构向一维结构的简化。　　(3)通过与原结构动力特性以及地震作用效应的比较,无论是结构的自振频率、周期,还是在地震动下振型分解反应谱和时程分析得到的剪力、位移,计算结果数据都与原结构得到了较好的拟合,验证了本文所提出的简化等效模型建立的合理性。　　(4)本文运用混合编程的思想,建立了ANSYS与MATLAB两种软件之间的数据接口,通过自编程序的运行,实现了模型简化和抗震运算分析过程的一体化。运用此种运算方法,简便实用,能提高结构抗震计算的效率且精确度能满足工程需要,具有较高的应用和推广价值。　　(5)本文通过一12层的框架剪力墙结构抗震计算实例进一步验证了本文简化模型的合理性和适用性。通过程序运算的结果比较得出,运用本文采用的简化运算方法能适用于一般结构,适用性广泛,具有一定的推广价值。　　算例表明,本文所采用的简化分析方法可以优化结构抗震设计,提高其安全性和经济性,为工程抗震设计提供了有实用价值、经济价值的参考。

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第一章 绪 论

1.1 概述

1.2 课题研究背景和意义

1.3 国内外贮仓结构研究现状与发展趋势

1.4 本文拟解决的关键问题

1.5 本文主要研究工作及内容

第二章 抗震分析与ANSYS-MATLAB混合编程

2.1 地震及抗震设防的基本概念

2.2 底部剪力法

2.3 振型分解反应谱法

2.4 时程分析法概述

2.5 混合编程的基本思想

2.6 ANSYS参数化设计语言简介

2.7 MATLAB语言特点与其开发环境

第三章 预应力浅筒仓结构数值模拟及静、动力反应分析

3.1 预应力浅筒仓三维有限元分析思路

3.2 预应力浅筒仓静力反应分析

3.3 预应力浅筒仓动力反应分析

3.4 本章小结

第四章 预应力浅筒仓抗震分析中的简化模型

4.1 简化模型的等效原则与思路

4.2 建立简化模型的过程与基本步骤

4.3 简化模型动力特性与三维模型的比较

4.4 预应力浅筒仓结构等效地震作用的计算

4.5 反应谱法计算与时程分析法计算结果的比较

4.6 本章小结

第五章 简化分析运算的实现过程及运算实例

5.1 结果文件的提取与结构参数的定义

5.2 分析软件的安装与数据接口的建立

5.3 分析过程简化的原则与思路

5.4 程序运行分析的结果及验算比较

5.5 算例

第六章 结论与展望

6.1 主要结论

6.2 应用价值与发展前景

6.3 展望

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要研究成果