pc蛋蛋走势图分析图解|pc蛋蛋单双最多会连开几期

超限高層結構靜力彈塑性分析

來源: www.dcfrg.com.cn 作者:lgg 發布時間:2017-07-23 論文字數:37185字
論文編號: sb2017071821274616752 論文語言:中文 論文類型:碩士畢業論文
本文是土木工程論文,本文以某帶加強層的超高層組合框架-混凝土核心筒結構為研究對象,結合通用有限元軟件 ABAQUS,建立彈塑性分析模型,采用 5 種常用的固定側向力分布模式進行靜力彈塑
第一章 緒論 
 
1.1 超高層發展現狀 
隨著社會經濟的高速發展,城市化進程的快速提高,大量人口涌入城市,造成城市人口急劇增加,土地供應緊張,促使了建筑向高空中發展以拓展人類的生存空間,在有限的土地資源上建造更大面積的建筑,高層及超高層建筑應運而生。高層及超高層建筑節約了能源,提高了土地利用效率,美化了城市的空間環境,減少了市政基礎設施,成功解決了大城市的擁擠問題。同時,近現代以來科學技術不斷發展,機械化、電氣化以及高強輕質材料在建筑中的廣泛應用為超高層建筑發展提供了技術支持。超高層建筑更是一個國家社會發展的象征。 國外超高層建筑的起步較早,早在 19 世紀末,美國就建成了世界上第一棟超高層建筑——曼哈頓人壽保險大廈,高度約為 106m,這標志著超高層建筑發展階段的到來。隨后在 1931 年美國建造了世界上第一高樓——帝國大廈,高381m 的,這極大的推動了超高層建筑的發展[1]。我國超高層的建設開始于 19 世紀 70 年代,突出的例子是建造于 1976 年的廣州白云賓館,高度為 115m[2]。我國超高層建筑的起步雖晚,但發展卻非常迅速。近幾十年來,我國逐步建成了一批超高層建筑,包括地上 88 層的金茂大廈(總高度 420 m)、地上 103 層的廣州西塔(總高度 432m)、地上 101 層的上海環球金融中心(總高度 492m)、地上 124 層的上海中心(總高度 632m)、地上 125 層的武漢綠地中心(總高度 606m)、地上 120層的深圳平安國際金融中心(總高度 648m)。到 2012 年底,我國建造成高度在250m 以上的超高層建筑共計 94 幢;2013—2018 年,我國計劃建造成的高度超過 250m 的超高層建筑共計 164 幢,高度 300~400m 的超高層建筑數量明顯增多,約占超高層總數的 43%[3]。毫無疑問,我國超高層建筑正處于飛速發展時期。 
.........
 
1.2 超高層 
Pushover 分析意義 地震作為一種突發性災害,一直都是給人類的財產安全生命安全帶來嚴重危害的重大自然災害之一。與世界其他國家相比,我國處于世界兩大地震帶——歐亞地震帶和環太平洋地震帶之間,屬于地震頻發區域。根據不完全統計,20 世紀以來,我國共有包括唐山市在內的 20 多座城市毀于地震,帶來了大量的人員傷亡和巨大的經濟損失。例如 2008 年 5 月 12 日發生在四川的“5·12”汶川 8.0級大地震,造成了遠大于唐山大地震的巨大損失,地震帶來高達 7 萬人的死亡人數,37 萬人受傷,直接經濟損失高達上千億人民幣;2010 年 4 月 14 日發生在青海省玉樹藏族自治州內的里氏 7.1 級地震,導致 2698 人遇難,270 人失蹤;2013年 4 月 20 日發生在四川雅安的 7.0 級地震,導致 200 萬人受災,1.7 萬余戶房屋倒塌,造成經濟損失上千萬元。 早期的工程抗震研究主要集中于減少罕遇地震下人員的傷亡和建筑物的倒塌。隨著人類與地震的不斷斗爭,人們逐漸認識到除了大震作用下人員傷亡與建筑倒塌以外,中小地震作用下建筑的正常使用功能的喪失帶來的經濟損失同樣值得關注。并且隨著經濟和科技的發展,當建筑內的信息技術裝備、裝修和非結構構件等的價值逐漸超過結構本身的費用時,這個問題就變得更加重要。因此,引起了各國學者和工程人員對現有抗震設計理論的深刻反思,促使人們尋找更優的抗震設計思想,滿足結構在可能遇到的地震作用下的功能目標,并將結構的損壞控制在一定程度內。不僅確保生命安全,并且確保經濟損失最小。基于以上背景,美國學者 Bertero 等于九十年代提出了基于性能的(Performance-based)抗震設計思想。該思想為結構抗震設計的發展指明了方向,能夠適應人們對結構抗震的需求,迅速得到了廣大學者和工程人員的關注,并且被包括我國在內的多個國家引入了抗震設計規范[4]。而準確預測結構在中震和大震作用下的彈塑性響應是實現性能化抗震設計的關鍵。因此,隨著基于性能抗震設計思想的提出和發展,結構彈塑性分析方法(結構靜力彈塑性分析和結構動力彈塑性時程分析)得到了大家的關注。結構動力彈塑性時程分析方法不但可以考察結構的整體變形,而且能夠找出結構的薄弱環節,無疑是相對較可靠、較理想的抗震分析方法。但由于其分析技術復雜,計算工作量大,且許多問題在理論上還有待改進(如輸入地震動及構件恢復力模型等),因此目前彈塑性時程法的應用尚不普及,通常僅限于理論研究中。結構靜力彈塑性分析(Pushover  Analysis)方法,它使用了靜力分析來代表動力荷載和往復變形,使該方法具有簡單易操作而且計算效率高等特點,且精度相對能夠滿足工程需求。因此,該方法是一種應用前景相當廣泛的結構抗震性能分析方法。 
.........
 
第二章 Pushover 分析方法的基本理論 
 
2.1 引言 
結構靜力彈塑性分析(Pushover)方法,是實現結構抗震性能設計的重要方法,能夠對結構的彈塑性抗震性能進行檢查和評估,預測結構在罕遇地震作用下的塑性發展和破壞機制,從而為抗震設計工作提供建議和依據[4]。靜力彈塑性分析方法本質上是一種靜力分析方法,它的基本思想就是將地震作用等效成水平靜力荷載,逐級加載,得到結構塑性發展和破壞的全過程。Pushover 分析不能直接得到結構在特定地震作用下的位移,它還需要結合相應的彈性或彈塑性反應譜,才能確定結構的目標性能點,從而對結構的抗震性能進行評估。 本章主要對靜力彈塑性分析的基本原理和假定、側向力分布模式、單自由度體系的建立和目標位移的求解進行概述和討論,為第四章的 Pushover 分析提供理論基礎。
..........
 
2.2 基本原理和假定
靜力彈塑性分析方法,是指對結構模型首先施加豎向重力荷載并保持不變,同時施加近似代表地震慣性力的沿結構高度呈某種分布的水平側向荷載,逐步增大水平荷載,對結構進行逐級加載,直到結構到達目標位移或破壞,得到結構的基底剪力 Vb-頂點位移 ur曲線(Pushover 曲線),結合需求譜求取結構的性能點,根據結構在性能點的塑性狀態和相關性能水準,判斷結構的承載力和變形是否滿足抗震需求。 靜力彈塑性分析方法的理論基礎從嚴格上講是不嚴密的,一般基于以下兩個基本假定[4]: (1)  結構的地震反應與一個等效單自由度體系相關,即地震反應主要由第一振型控制,其余振型的影響可以忽略不計; (2)  在地震過程中,由形狀向量 φ 表示結構沿高度的變形,并且形狀向量 φ保持不變。 雖然對于實際結構而言,這兩個假設是不準確的,但已有研究表明,上述假定在用于靜力彈塑性分析時,能夠較好的評估結構的抗震性能。  
.........
 
第三章  Pushover 分析有限元模型建立 ....27 
3.1  引言 ...... 27 
3.2  工程概況 ....... 27 
3.3  結構有限元模型建立 ..... 29 
3.3.1  材料模型 ...... 29 
3.3.2  構件模型 ...... 37
3.3.3  整體模型 ...... 38 
3.4  模型的模態分析 .... 39
3.5  本章小結 ....... 40
第四章  超高層結構 Pushover 分析中加載模式對比研究 ..........41 
4.1  引言 ...... 41 
4.2  不同側向力分布模式分析對比 ....... 42
4.3  結構抗震性能分析 ......... 48
4.4  本章小結 ....... 52 
第五章  基于安評設計譜的 Pushover 分析 ........55 
5.1  引言 ...... 55 
5.2  本工程場地安評設計譜 .......... 55
5.3  基于安評譜的抗震分析 .......... 57
5.4  本章小節 ....... 63 
 
第五章 基于安評設計譜的 Pushover 分析 
 
5.1 引言 
工程場地地震安全性評價報告(簡稱“安評報告”),是指根據國家標準《工程場地地震安全性評價》對工程項目場地以及場地周圍的地震與地震地質環境進行調查、對場地地震工程地質條件進行勘測,然后通過地震地質、地球物理、地震工程等多學科資料的綜合評價和分析計算,按照工程類型、性質、重要性,科學合理地給出與工程抗震設防要求相應的地震動參數,以及場址的地震的地震地質災害預測結果。由此可以看出,安評報告給出的設計譜是針對某工程項目場地的,按安評報告給定的場地設計譜進行結構計算,應該比規范給出設計譜曲線更合乎本場地的實際情況。 本章在對結構進行抗震性能分析時,選用前面振型組合分布模式對應的Pushover 曲線,并采用本工程場地的安評報告中給出的設計譜(簡稱“安評譜”)代替抗震規范中提供的設計譜(規范譜)來確定結構的性能點,對結構進行抗震性能分析,并與動力彈塑性時程分析結果進行對比。
..........
 
結論 
 
1、采用大型有限元軟件 ABAQUS 建立了超高層結構的彈塑性空間模型,并與 SATWE 軟件的模型進行對比,驗證了模型的精確度。 
2、以天津市某帶加強層的超高層組合框架-混凝土核心筒結構為例,對超高層結構中,影響 Pushover 分析方法準確性的側向力分布模式進行了研究,結果表明:5 種側向力分布模式的 Pushover 分析均能很好的反映結構在罕遇地震作用下的變形特點,除均勻分布外,其它 4 種側向力分布模式的最大層間位移角與動力彈塑性時程結果的誤差在 10%以內,Pushover 分析方法在超高層結構中有一定的精度和適用性;均勻分布方式和指數分布模式基本能夠囊括結構基底剪力-頂點位移曲線和層間位移角曲線的上限和下限,在實際工程中具有指導意義;振型組合分布模式下 Pushover 分析對結構最大層間位移角和整體層間位移反應的計算精度最高,建議采用;建議在層數較多時倒三角分布模式應該引入頂部附加水平地震作用;為了對結構的抗震性能有全面了解,建議最少用兩種以上的側向荷載分布方式對結構進行彈塑性靜力分析。 
3、采用精度最高的振型組合側向力分布模式分析了結構的抗震性能,結果表明:結構具有良好的整體抗震性能,能滿足抗震設防要求,且在罕遇地震作用下具有一定的安全儲備;結構的剪力墻自下至上均勻地設置了連梁開洞,在罕遇地震下形成良好的連梁屈服耗能機制,罕遇地震作用下形成了梁鉸機制,發揮了耗能的作用,有效保護了核心筒;結構的加強層能有效地提高結構的抗側剛度,但會使加強層附近樓層產生地震力集中,形成薄弱層。
.........
參考文獻(略)

原文地址:http://www.dcfrg.com.cn/civil/16752.html,如有轉載請標明出處,謝謝。

您可能在尋找土木工程論文方面的范文,您可以移步到土木工程論文頻道(http://www.dcfrg.com.cn/civil/)查找


pc蛋蛋走势图分析图解