考虑地震扭转分量的钢筋混凝土异形柱结构构件的弹塑性分析

论文摘要

近些年,随着异形柱结构在全国各地的发展,很多学者进行了对异形柱抗震性能的研究。但不论是试验研究还是模拟分析,大多数都只考虑了地震动水平分量。研究证明,地震动不仅包括三个平动分量,还存在有三个转动分量。本文利用ANSYS软件建立了异形柱框架模型,主要研究在包含地震动扭转分量的多维地震动作用下异形柱框架结构的抗震性能。首先利用MATLAB软件编程,在弹性波动理论的基础上对汶川卧龙波和EI波地震动平动分量进行傅里叶变换获得地震动扭转分量。利用ANSYS软件建立有限元模型,对结构进行模态分析,分析比较不同结构的振型与自振周期。分别对结构输入双向及扭转,双向和单向地震作用,对结构进行弹塑性时程分析。通过分析结构不同截面异形柱的最大位移、最大转角、时程曲线、轴力、剪力和弯矩等性能,研究考虑扭转的多维地震动对结构的地震作用,比较不同形式结构的抗震性能,找出结构在多维地震作用下的最不利构件和薄弱部位。利用ANSYS软件计算了结构的等效塑性应变,分析结构的弹塑性性能。画出了结构的力—位移滞回曲线,分析了结构的耗能机制与抗震性能。研究发现,地震动扭转分量和平动分量时程曲线变化趋势基本一致,框架结构在不同地震波作用下反应有一定差异,但总的来说多维地震作用对异形柱结构的影响大于单向地震作用,其中多维地震作用对角柱的影响最为明显,结构底部相对比较薄弱。建议在抗震设计和实际工程应注意以上几点。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• §1-1 异形柱框架结构的特点及研究现状
• 1-1-1 异形柱框架结构的特点
• 1-1-2 异形柱框架体系的研究进程
• §1-2 结构扭转效应的研究现状
• 1-2-1 引起结构扭转振动的因素
• 1-2-2 国内外关于结构扭转效应的研究现状
• §1-3 结构多维地震动的研究
• §1-4 本文的主要工作
• 第二章 地震动扭转分量
• §2-1 地震动转动分量的计算
• 2-1-1 基本原理
• 2-1-2 波的反射
• 2-1-3 地震动转动分量的计算公式推导
• §2-2 地震动转动分量的时程
• 2-2-1 地面运动转动模型
• 2-2-2 地面运动转动分量的合成
• §2-3 汶川地震波扭转分量的获得
• §2-4 本章小结
• 第三章 结构地震反应分析方法及模型
• §3-1 结构在多维地震作用下的动力响应分析方法
• 3-1-1 反应谱法
• 3-1-2 时程分析法
• §3-2 结构非线性分析模型与选波原则
• 3-2-1 结构抗震分析计算模型
• 3-2-2 结构恢复力模型
• 3-2-3 选波原则
• §3-3 非线性有限元模型的建立
• 3-3-1 钢筋混凝土结构离散的几种模型
• 3-3-2 Ansys 软件单元的选择
• 3-3-3 模型参数介绍
• 3-3-4 地震波的选择与输入
• 3-3-5 屈服准则
• 3-3-6 求解方法
• §3-4 本章小结
• 第四章 框架结构体系多维抗震性能分析比较
• §4-1 结构概况
• §4-2 结构自振分析
• §4-3 结构弹塑性时程分析
• 4-3-1 结构位移分析
• 4-3-2 柱转角分析
• 4-3-3 结构受力分析
• 4-3-4 等效塑性应变
• 4-3-5 滞回曲线分析
• §4-4 本章小结
• 第五章 结论及展望
• §5-1 本文研究结论
• §5-2 建议及展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间所取得的相关科研成果