地震作用下高层钢—混凝土混合结构时程反应分析

论文摘要

本文进行高层钢-混凝土混合结构在单、多维地震作用下的时程反应研究。在结构单维地震反应计算时，采用混合结构的简化分析模型，结合精细时程积分方法，编制程序计算得到此类结构在单维地震作用下的时程反应，与ANSYS计算结果相接近；在多维地震反应计算时，采用与单维作用下相同的ANSYS建模方法，得到此类非对称结构在双向水平地震作用下的水平及扭转反应，研究不同的设计参数对结构反应的影响。主要的研究内容如下：（1）对比精细时程积分方法中积分项求解时的九种不同积分形式，编制程序进行计算，通过算例分析表明：在精细时程积分方法应用中应根据荷载的性质选择适合的积分方法，但科茨积分、高斯积分、龙贝格积分以及复化形式的积分是保持高精度的较好积分方法；如果受条件限制不能采用这些积分方法时，应选择足够短的时间步长，来保证足够的精度。（2）通过高层钢-混凝土混合结构的简化分析模型，结合精细时程积分方法，编制程序计算得到此类结构在单维地震作用下的顶层位移、位移随层变化、顶层加速度、加速度随层变化以及层间变位角的反应。（3）通过ANSYS对高层钢-混凝土混合结构中的剪力墙采用两种不同的建模方法，得到此类结构的自振特性以及在单维地震动作用下的反应，并将其推广应用于此类非对称结构在双向水平地震作用下的扭转反应分析中。（4）通过ANSYS对此类结构的各种参数进行了分析，明确了结构各类参数的变化对结构反应的影响，为此类结构尺寸的合理选择提供参考。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 选题的背景和意义
• 1.1.1 选题的背景
• 1.1.2 选题的意义
• 1.2 多高层钢—混凝土混合结构的发展现状及优越性
• 1.2.1 多高层钢—混凝土混合结构的发展
• 1.2.2 钢—混凝土混合结构特性简介
• 1.3 国内外研究现状
• 1.3.1 高层建筑结构分析模型研究
• 1.3.2 时程积分方法研究
• 1.4 已有研究存在的问题
• 1.5 本文研究思路及主要内容
• 第二章 多高层钢—混凝土混合结构分析模型的简化
• 2.1 多高层钢—混凝土混合结构地震作用下的结构体系简化
• 2.2 钢框架体系的半刚架分析模型
• 2.2.1 分析假定与半刚架折算规则
• 2.2.2 半刚架杆件单元的弹性刚度矩阵
• 2.2.3 半刚架梁单元的刚度方程
• 2.2.4 等效弯曲杆的单元刚度分析
• 2.2.5 钢框架的层间抗侧刚度矩阵
• 2.3 剪力墙体系的等效及分析模型
• 2.3.1 开洞剪力墙筒体等效为实体剪力墙
• 2.3.2 剪力墙筒体等效为平面剪力墙结构
• 2.4 结构最终层间刚度阵的形成
• 2.5 本章小结
• 第三章 精细时程积分方法分析
• 3.1 时程积分方法概述
• 3.2 精细时程积分方法
• 3.2.1 结构在响应下的动力精细时程的推导
• 3.2.2 其他形式的精细时程积分方法
• 3.3 精细时程积分方法步骤及程序编制
• 3.4 精细时程积分方法算例分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 单向水平地震动作用下高层钢—混凝土混合结构时程反应分析
• 4.1 结构动力分析
• 4.1.1 运动微分方程的建立
• 4.1.2 集中质量矩阵
• 4.1.3 阻尼及阻尼矩阵
• 4.1.4 阻尼比
• 4.1.5 地震波的选取
• 4.2 动力方程的数值积分方法、步骤及程序编制
• 4.2.1 动力方程数值积分方法
• 4.2.2 分析步骤及程序编制
• 4.3 高层钢—混凝土混合结构的算例分析
• 4.3.1 算例分析
• 4.3.2 ANSYS模型的建立
• 4.3.3 结构自振周期计算
• 4.3.4 地震反应计算结果与分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 双向水平地震动作用下非对称高层钢—混凝土混合结构时程反应及参数分析
• 5.1 双向水平地震作用下的扭转反应分析
• 5.1.1 引言
• 5.1.2 算例分析
• 5.1.3 结构自振特性分析
• 5.1.5 结构的扭转反应分析
• 5.2 结构影响因素分析
• 5.2.1 地震波的二维输入影响
• 5.2.2 阻尼比对结构反应影响
• 5.2.3 剪力墙厚度对结构反应影响
• 5.2.4 外钢框架构件对结构反应影响
• 5.2.5 楼板厚度对结构反应影响
• 5.2.6 建筑高度对结构反应影响
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 前景展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间参与科研及发表论文情况