钢筋混凝土巨型框架结构动力特性及地震反应分析

摘要

巨型框架结构结构由主次两级结构组成，具有传力明确、整体性能好、施工速度快、可节约材料降低造价等优点，在高层及超高层建筑中有着广阔的应用前景，开展巨型框架结构体系动力特性及地震反应分析的研究，有其重要的理论价值和实际意义。
　　 本文基于有限元理论，利用大型通用结构分析和设计软件SAP2000，建立了钢筋混凝土巨型框架结构模型，进行了模态分析、反应谱分析、弹性时程分析和弹塑性时程分析。
　　 首先进行模态分析，考查了巨型框架结构的自振特性。
　　 然后进行了反应谱分析和弹性时程分析，研究改变主框架构件刚度和主框架梁层支撑的布置、输入不同地震波时巨型框架结构地震反应的变化，分析结果表明：分别改变主框架柱、主框架梁构件刚度对结构地震反应的影响是不同的；布置支撑的主框架梁层数越多对侧移的控制作用越明显；布置同样主框架梁层支撑数量时，靠近结构下部布置比靠近上部布置控制侧移更明显，层间位移角分布更均匀；巨型框架结构具有良好的抵抗多遇地震的能力。
　　 最后进行了地震作用下弹塑性时程分析，分析地震作用下主框架梁采用不同支撑形式对结构动力特性的影响、主框架梁的作用以及结构的屈服机制，并涉及特大地震下巨型框架结构抗倒塌的分析。分析结果表明：桁架式主框架梁采取交叉撑或人字撑动力性能比较接近，与八字撑形式有较大不同；罕遇地震作用下，主框架梁层对侧移的控制较为明显，巨型框架的侧移呈弯剪型，出铰情况符合总体屈服机制，耗能能力较好；从提高结构整体抗地震倒塌能力的角度，得出巨型框架结构的合理倒塌破坏机制及设计参考建议。

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致谢

第一章 绪论

1.1 高层建筑的历史及现状

1.2 巨型框架结构的概念及特点

1.3 国内外巨型框架结构研究成果概述

1.4 本文采用软件简介

1.5 本文研究的内容及章节安排

第二章 动力问题有限单元法及地震反应分析方法

2.1有限单元法在动力分析中的应用

2.2地震反应分析方法

2.2.1时程分析方法

2.2.2阻尼参数设置

2.2.3 P-△效应

2.3本章小结

第三章 巨型框架结构有限元计算模型的建立及动力特性的分析

3.1几何模型

3.2单元的选择及计算模型的建立

3.3模态分析

3.3.1模态分析概述

3.3.2模态分析结果

3.4本章小结

第四章 钢筋混凝土巨型框架结构弹性地震反应分析

4.1反应谱分析

4.1.1反应谱振型组合的基本理论和方法

4.1.2主框架构件刚度对结构地震反应的影响

4.1.3改变主框架梁层支撑的布置对结构地震反应的影响

4.2弹性时程分析

4.2.1地震波的选择

4.2.2多遇地震下结构响应计算结果

4.3反应谱法和弹性时程分析法计算结果的分析

4.4本章小结

第五章 钢筋混凝土巨型框架结构弹塑性地震反应分析

5.1弹塑性时程分析基本过程

5.2材料本构关系

5.3塑性铰计算原理

5.4巨型框架结构体系屈服机制的探讨

5.5弹塑性时程分析

5.5.1侧移曲线及层间位移角

5.5.2 顶层位移和加速度响应

5.5.3基底剪力响应

5.5.4出铰情况

5.6特大地震下抗倒塌分析及巨型框架结构合理倒塌机制的探讨

5.7弹塑性计算结果与弹性计算结果的对比

5.8本章小结

第六章 结论及展望

6.1结论

6.2展望

参考文献