考虑地震扭转分量时钢筋混凝土框架构件的时程分析

论文摘要

地震是损害严重的自然灾害之一。现代结构形式多样,震后破坏形式变得十分复杂,不同结构形式的抗震性能成为研究的重点。同时,地震动包含三个平动分量和三个转动分量;强震观测大多获得平动分量,转动分量大多是通过平动分量间接获得。考虑地震扭转分量多维地震作用下结构的抗震分析没有完整的研究体系。由此,本文建立对称、不对称两种矩形柱钢筋混凝土结构,研究其在汶川、EI地震波三种工况(双向及扭转地震作用、双向地震作用、单向地震作用)下的的反应特性。1.利用频域法应用MATLAB软件对2008年汶川地震中汶川卧龙获得的地震波和美国EI地震波平动分量进行傅里叶变换得到相应的扭转分量。2.利用ANSYS软件建立两种结构实体模型,对模型在两种地震波三种工况作用下进行时程分析。主要分析了结构的位移、受力和塑性应变等方面,对比角柱、边柱和中柱地震作用的不同反应特性;另外,分析了两种特殊结构的塑性反应。3.通过三种工况的对比,分析出结构在考虑地震扭转分量的多维地震作用下反应显著大于单向地震作用,地震动扭转分量不可忽视。不对称结构抗震性能相对于对称结构来说较差,结构的底层是薄弱层,多维地震对角柱影响显著,这些应在抗震设计中加强注意;以及两点关于改善结构抗震机制的建议。综上所述,通过对称、不对称两种框架结构进行三种工况作用下的地震反应分析,研究了两种框架结构的抗震性能,对框架结构的抗震设计和分析提供了有价值的参考。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• §1-1 结构地震反应分析的研究
• §1-2 结构扭转效应的研究
• 1-2-1 引起结构扭转效应的因素
• 1-2-2 国内不规则结构扭转效应的研究
• 1-2-3 国外不规则结构扭转效应的研究
• §1-3 多维地震动的研究
• 1-3-1 国内多维地震动的研究
• 1-3-2 国外多维地震动的研究
• §1-4 框架结构抗震机制
• §1-5 研究目的及主要内容
• 第二章 地震动扭转分量
• §2-1 地震动转动分量理论分析
• 2-1-1 地震波的传播
• 2-1-2 转动分量的弹性波动理论
• 2-1-3 转动分量的计算公式推导
• §2-2 地震动扭转分量的时程
• 2-2-1 地震动扭转模型
• 2-2-2 地震动扭转分量合成
• §2-3 本章小结
• 第三章 结构地震反应分析方法及模型
• §3-1 结构地震反应分析方法
• 3-1-1 反应谱分析法
• 3-1-2 动态分析法
• §3-2 结构时程分析模型
• 3-2-1 计算模型
• 3-2-2 恢复力模型
• 3-2-3 质量、阻尼矩阵
• 3-2-4 地震波选取
• §3-3 结构有限元分析模型
• 3-3-1 分离式模型
• 3-3-2 组合式模型
• 3-3-3 整体式模型
• §3-4 结构ANSYS分析模型
• 3-4-1 单元选择
• 3-4-2 参数选择
• 3-4-3 屈服准则
• 3-4-4 求解方法
• 3-4-5 边界条件及加载
• §3-5 本章小结
• 第四章 框架结构抗震性能分析
• §4-1 结构概述
• §4-2 结构模态分析
• §4-3 结构瞬态分析
• 4-3-1 平动位移
• 4-3-2 转角位移
• 4-3-3 受力反应
• 4-3-4 滞回曲线
• 4-3-5 等效应力
• 4-3-6 等效塑性应变
• §4-4 特殊结构塑性分析
• §4-5 本章小结
• 第五章 结论与展望
• §5-1 主要结论
• §5-2 建议及展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果