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簡介:隨著我國十一五計劃的完成,人們開始大踏步的向小康社會邁進。在解決了衣食住的問題后,人們開始追求更加便利舒適的出行方式,汽車在我國開始普及,而隨之也帶來了一系列道路擁堵以及停車難問題。為了使這類現(xiàn)象得以解決,在有限區(qū)域停放更多車輛,各種立體停車設施應運而生。傳統(tǒng)八大類立體停車設施占地面積仍較大,在較狹小城市中心區(qū)域內(nèi)使用多存在一定困難,因此孕育產(chǎn)生了需要空間更小的新型立體停車設施。本文在詳細分析了各類立體停車設施的基礎上,以新型立體停車設施主體框架為研究對象,對其材料、整體尺寸、總層數(shù)、梁柱及斜梁的布置形式等方面進行了結(jié)構(gòu)設計。利用有斜梁結(jié)構(gòu)與無斜梁結(jié)構(gòu)相互作用關(guān)系,運用抗側(cè)剛度法得到了在風載荷作用下主體框架層間位移的表達式。對比不同斜梁形式的抗側(cè)位移能力,找到了最合理的布置結(jié)構(gòu)。隨后運用靜力等效法與力的平移原理對人型斜梁框架進行力學模型簡化,運用剛度方程法推導出適用于復雜載荷計算的表達式,進而得到人型斜梁框架在復雜載荷下的層間位移與總層數(shù)、風壓之間的變化規(guī)律。最后應用SAP2000軟件對不同斜梁形式框架進行了仿真分析,并對得到的結(jié)論進行驗證。通過對立體停車設施主體框架的研究,重點完成了結(jié)構(gòu)設計并對其穩(wěn)定性問題提出了一種新的分析思路與方法,為今后立體停車設施主體框架的設計分析提供了一定的理論支持。
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簡介:鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)是目前結(jié)構(gòu)形式中很常見的一種結(jié)構(gòu)體系,它是由梁、柱形成的桿系結(jié)構(gòu),我國現(xiàn)行規(guī)范對框架結(jié)構(gòu)的抗震設計原則為“強柱弱梁”,但大量震害資料顯示,框架柱在地震中經(jīng)常會先于框架梁發(fā)生破壞。經(jīng)過研究,在抗震設計時沒有合理考慮現(xiàn)澆樓板對框架梁抗彎承載力的參與作用是造成框架結(jié)構(gòu)“強柱弱梁”屈服機制順利實現(xiàn)的其中一個關(guān)鍵點,因此在框架結(jié)構(gòu)的抗震設計時,應合理考慮現(xiàn)澆樓板對框架結(jié)構(gòu)的影響。綜上,現(xiàn)澆樓板對框架結(jié)構(gòu)的影響是一個值得研究的問題。采用有限元軟件SAP2000,對某帶樓板的框架結(jié)構(gòu)試驗模型進行建模和分析,通過荷載位移曲線的對比,驗證本文有限元建模分析的有效性?;谖覈F(xiàn)行規(guī)范,分別對考慮樓板、不考慮樓板的兩種鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)進行設計、有限元建模和推覆分析,研究兩種框架結(jié)構(gòu)屈服機制的差異,分析現(xiàn)澆樓板對結(jié)構(gòu)屈服機制的影響規(guī)律。通過有限元分析,研究框架結(jié)構(gòu)板厚、框架梁的高度以及柱端彎矩增大系數(shù)對框架結(jié)構(gòu)變形、破壞模式、破壞機制等指標的影響規(guī)律,分析上述參數(shù)對框架結(jié)構(gòu)抗震性能的影響。結(jié)果表明,減小板厚、降低梁高、增大柱端彎矩增大系數(shù)等措施都利于“強柱弱梁”屈服機制的實現(xiàn)。針對帶樓板的空間框架結(jié)構(gòu),在樓板上開設不同大小的洞口,研究考慮樓板影響的有效翼緣寬度范圍。基于拉力等效的方法,得出梁端有效翼緣寬度的合理取值為6倍的板厚,可供鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設計參考。
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簡介:鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性是當前土木工程領域的主要研究熱點,而鋼筋銹蝕是導致鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性失效的主要原因。全球范圍內(nèi),鋼筋銹蝕造成的工程結(jié)構(gòu)失效帶來了巨大的經(jīng)濟損失。近三十年來國內(nèi)外眾多學者就此課題開展了大量的研究。然而這些研究工作仍存在非線性分析模型不全面、分析模型缺少驗證和缺少基于概率的銹蝕鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗震性能評估方法等不足。鑒于此,本文圍繞銹蝕鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)地震易損性評估展開了研究。取得了以下成果1鋼筋銹蝕損傷涉及鋼筋名義強度、鋼筋受壓屈曲、保護層混凝土、核心混凝土和鋼筋混凝土黏結(jié)滑移力學性能退化多個方面。通過廣泛修改材料單軸本構(gòu)關(guān)系,建立了綜合考慮各方面鋼筋銹蝕損傷、適用于結(jié)構(gòu)層次數(shù)值模擬的纖維梁單元,并且選取了銹蝕鋼筋混凝土柱子擬靜力試驗數(shù)據(jù)與之對比,驗證其有效性2既有研究關(guān)于“鋼筋銹蝕損傷是否對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗震性能有顯著影響”這一問題存在分歧。本文通過對一個簡單的鋼筋混凝土單墩體系進行地震易損性分析,得出了鋼筋銹蝕損傷對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗震性能有較為明顯的影響的結(jié)論3增量動力分析曲線存在回折、不單調(diào)和平臺階段等特性。為了改善這一問題,基于貝葉斯理論,提出了一種有效的增量動力分析曲線簇統(tǒng)計分析方法。4地震具有極大的不確定性和隨機性,增量動力分析方法是考慮地震動不確定性的有效方法。基于增量動力分析方法,系統(tǒng)地提出了銹蝕鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)地震易損性分析方法。
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簡介:由于框架填充墻結(jié)構(gòu)具有平面布置自由,易獲得建筑結(jié)構(gòu)大空間,施工難度不高,造價低廉等優(yōu)點,因此被廣泛應用于建筑工程中。然而,一直以來大部分的結(jié)構(gòu)設計人員容易忽視填充墻的連接構(gòu)造的設計,從而造成填充墻在地震中破壞嚴重。所以,本文對現(xiàn)行填充墻與框架的不同連接構(gòu)造方式對RC框架填充墻結(jié)構(gòu)平面外力學性能的影響進行了研究,取得了如下研究成果(1)總結(jié)了現(xiàn)行填充墻與框架剛性連接方式和柔性連接方式的連接構(gòu)造措施,并對比各連接構(gòu)造措施的施工方法和優(yōu)缺點。(2)分析建立不同連接方式的框架填充墻非線性有限元分析模型。并通過與工程實例實驗結(jié)果對比,對所建立模型進行驗證。(3)建立了五種不同連接構(gòu)造措施的框架填充墻結(jié)構(gòu)有限元模型,分析其平面外極限承載力和墻面最大位移。并考慮填充墻高厚比、高寬比和砌體抗壓強度的影響,對比分析不同連接構(gòu)造對結(jié)構(gòu)平面外力學性能的影響??梢詾镽C框架填充墻連接方式的選取提供依據(jù)。
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簡介:鋼框架結(jié)構(gòu)特別是高層鋼結(jié)構(gòu)的焊接質(zhì)量的好壞不僅影響經(jīng)濟效益而且關(guān)系到結(jié)構(gòu)安全,因此本文以高層鋼結(jié)構(gòu)中梁柱的焊接仿真為研究對象,以熱彈塑性理論為基礎,利用有限元軟件ANSYS對鋼結(jié)構(gòu)梁柱連接的焊接溫度場與焊接應力場進行三維數(shù)值模擬仿真,得到焊件各個時刻的焊接溫度場、焊接過程應力場的變化以及焊件冷卻后的殘余應力和變形。本文采用生死單元法,利用生熱率的形式實現(xiàn)熱源的加載,建立了梁柱栓焊連接模型,模擬計算時采用間接法,先計算溫度場,再進行焊接應力和應變的計算針對翼緣和腹板的焊接順序,模擬了四種焊接施工順序,并對這四種焊接順序得到的殘余應力和應變進行了對比分析從控制殘余應力和應變的措施上考慮,改變了梁柱的某些約束條件,并對不同約束下的殘余應力加以對比分析針對殘余應力消除方面,在上述優(yōu)化的焊接方案中,模擬了焊前預熱和焊后回火對殘余應力分布的影響,為焊接工藝改進提供了重要的依據(jù)。論文最后提出的若干結(jié)論,可供實際工程施工參考。
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簡介:鋼框架結(jié)構(gòu)輕質(zhì)高強的特征有利于抗震,但是抗側(cè)剛度較弱,加了支撐構(gòu)件能有效提高結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度,使得鋼框架支撐結(jié)構(gòu)在抗震設防區(qū)的應用具有一定的優(yōu)勢。普通支撐在地震作用下易受壓屈曲,在地震作用下反復屈曲將使震害加劇。防屈曲支撐由于套筒的約束限制其受壓屈曲,在拉壓下均表現(xiàn)為全截面屈服,克服了普通支撐受壓屈服的問題。通過合理的設計,防屈曲支撐能夠在罕遇地震作用下率先屈服,發(fā)生非線性變形消耗地震輸入能量,保護主體框架結(jié)構(gòu)。采用PERFM3D和SAP2000軟件對普通中心支撐框架結(jié)構(gòu)、防屈曲中心支撐框架結(jié)構(gòu)和純框架三種模型進行了靜力彈塑性分析。采用三種側(cè)向的分布方式得出了結(jié)構(gòu)的基底剪力層間位移角、層間剪力以及層間位移角曲線。采用ATC40推薦的方法確定結(jié)構(gòu)在不同地震水準下的性能點,分析結(jié)構(gòu)相應的響應。根據(jù)中國規(guī)范選擇地震波,三條天然波為LOMAPRIETA、NTHRIDGE和EICENTRO和人工波ARTIFICIAL,對結(jié)構(gòu)進行彈塑性動力時程分析。采用基于能量的抗震設計方法對結(jié)構(gòu)進行耗能評估,最后總結(jié)歸納出防屈曲支撐框架在不同水準地震作用下的設計評估方法。分析結(jié)果表明,防屈曲支撐框架有效地提高了結(jié)構(gòu)的設防水準,將“小震不壞”、“中震可修”和“大震不倒”的設防水準提高為“小震經(jīng)濟”、“中震不壞”和“大震易修”。現(xiàn)行的基于強度的設計方法存在的一些局限,依據(jù)經(jīng)濟合理和結(jié)構(gòu)安全可靠的雙重原則,本文提出將基于能量的抗震設計方法作為現(xiàn)行基于強度設計方法的補充評估手段。對比鋼框架支撐結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的能耗和CO2的排放量,通過施工進度、材料成本以及面積利用率等指標對鋼框架支撐結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)進行經(jīng)濟性評估,總結(jié)出鋼框架支撐結(jié)構(gòu)能耗少、碳排放較低,并且在實際應用中有廣泛的前景。
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簡介:ATHESISSUBMITTEDTOZHENGZHOUUNIVERSITYFORTHEDEGREEOFMASTERWORKINGMECHANISMANALYSISONTHEVERTICALPROLONGATIONSYSTEMWITHSTEELSTRUCTUREONTHETOPOFORIGINALREINFORCEDCONCRETEFRAMESTRUCTUREBYHESHANCHENGSUPERVISORPROFJIANXUESONGSTRUCTURALENGINEERING一一CIVILENGINEERINGSCHOOLAPRIL2013摘要摘要采用鋼結(jié)構(gòu)對多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)進行加層后,結(jié)構(gòu)的整體質(zhì)量、周期、剛度、阻尼比等都會跟著發(fā)生變化。這時只對加層部分進行設計計算是不合理的,也是不安全的,應該對整體結(jié)構(gòu)進行計算分析。以鄭州金博大加層工程為研究對象,運用工程設計軟件PKPM對原4層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)增加2層鋼結(jié)構(gòu)進行結(jié)構(gòu)動力特性分析,并在此基礎上選取具有代表性的簡化模型。運用ANSYS有限元軟件對加層后整體結(jié)構(gòu)在多遇地震下的受力情況進行分析,研究結(jié)構(gòu)的周期、位移、層間位移角、層間剪力、側(cè)向剛度等參數(shù)的變化規(guī)律,并通過變化設計條件,研究整體結(jié)構(gòu)的動力特性。主要研究結(jié)論1、多層框架結(jié)構(gòu)底部剪力隨著加層的增多逐漸減小;原結(jié)構(gòu)2層處為薄弱層;隨著加層的增多,地震作用影響越來越大。2、對原結(jié)構(gòu)4層框架進行加層的最高層數(shù)為3層。對于上部增加2層鋼結(jié)構(gòu)的整體結(jié)構(gòu)而言,隨著下部結(jié)構(gòu)層數(shù)的增多,對第一加層的影響較大。3、對原結(jié)構(gòu)4層增加2層鋼結(jié)構(gòu),加層鋼柱截面的增大,可以減少第一加層的結(jié)構(gòu)內(nèi)力。對本文實例工程而言,箱型鋼柱在地震作用下的最小截面尺寸不宜小于37037016X16MM。關(guān)鍵詞土木建筑工程設計鋼結(jié)構(gòu)加層地震反應動力特性節(jié)點構(gòu)造
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簡介:鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是我國應用最為廣泛的一種結(jié)構(gòu)形式連續(xù)倒塌的研究現(xiàn)階段主要集中在結(jié)構(gòu)遭受極端荷載作用下如何評估和計算結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌的能力。在鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)中影響其連續(xù)倒塌的主要因素是框架梁和框架柱的配筋、混凝土強度、截面高度和跨度因此有必要對這些因素進行定量的分析得出各因素的影響大小。為了更好的分析鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌的的主要因素本文取一榀三層鋼筋混凝框架結(jié)構(gòu)中柱失效為研究對象主要研究了以下幾個方面的因素1研究了框架柱的配筋對連續(xù)倒塌承載力及位移的影響給出了定量的分析結(jié)果。發(fā)現(xiàn)在正常設計情況下框架柱的配筋對連續(xù)倒塌承載力的影響很小通過分析框架柱的其他因素和受力得出在連續(xù)倒塌中框架柱并不起控制作用對連續(xù)倒塌起控制作用的是框架梁。2研究了框架梁對連續(xù)倒塌承載力及位移的影響。主要分析框架梁配筋、鋼筋強度、混凝土強度、配筋位置、梁跨度及梁截面高度的影響。得出配筋量及鋼筋強度對連續(xù)倒塌承載力影響較大但對位移的影響不大配筋的部位及混凝土強度對連續(xù)倒塌承載力及位移影響很小可以忽略其作用梁截面高度及梁跨度這兩個因素對連續(xù)倒塌承載力的影響較大且作用效果相同對連續(xù)倒塌位移的影響較大但作用效果不同。同時基于AP法提出一種簡化計算連續(xù)倒塌承載力及位移的思路。
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簡介:山東建筑大學碩士學位論文題目震損鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)復合加固后抗震性能研究計學位論文64頁表格12個插圖75幅評閱人指導教師學院院長學位論文完成日期山東建筑大學碩士學位論文摘要目前,世界上應用最為廣泛的建筑結(jié)構(gòu)形式是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),大部分鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的設計基準期是五十年??墒牵泻艽笠徊糠纸ㄖ镌谠O計使用基準期內(nèi)受各種不利因素的影響,如自然災害、性能退化、用途改變、設計和旋工不達標、環(huán)境影響等。結(jié)構(gòu)的使用功能隨著建筑結(jié)構(gòu)使用年限的增長而逐漸下降是一個不可逆轉(zhuǎn)的客觀自然規(guī)律。因此,對現(xiàn)有的建筑結(jié)構(gòu)進行加固措施,延長建筑的壽命已經(jīng)成為一種趨勢,對建筑結(jié)構(gòu)的加固的研究已經(jīng)成為了一個全球性的新課題。對于建筑鑒定加固的研究,世界上各個國家對粘貼碳纖維布加固構(gòu)件和外包角鋼方式進行加固結(jié)構(gòu)的加固方法的研究已經(jīng)比較成熟,然而對既有建筑采取粘貼碳纖維和外包角鋼復合加固的研究還是非常少見。而且目前的研究主要是集中在單個構(gòu)件和單個節(jié)點上的研究,對整個框架結(jié)構(gòu)的研究仍然是少之又少,特別是對已經(jīng)損傷后的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)更是罕見。由于在現(xiàn)實的實際工程中往往是要對整個結(jié)構(gòu)體系進行加固,因此本試驗采用角鋼和碳纖維布兩種加固材料對四榀已經(jīng)受損鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)分別進行復合加固、碳纖維布加固、角鋼加固、不加固的方式進行加固對比,再用MTS電液壓伺服對加固框架進行低周期反復施加水平方向荷載的抗震試驗研究。將其中的一榀框架不進行加固,做為對照構(gòu)件,其余三榀框架采用不同方式加固,進行低周反復荷載試驗,然后與不加固構(gòu)件進行對比。試驗的過程中重點記錄試件的相應裂縫發(fā)展情況、荷載、位移以及采用電腦控制應變采集儀對加固材料角鋼和碳纖維布的應變進行動態(tài)采集。根據(jù)試驗結(jié)果的分析對比,繪制出各個試件的滯回曲線和骨架曲線,滯回環(huán)曲線和剛度剛度退化曲線。研究對比采用三種不同加固方案對試驗框架結(jié)構(gòu)的抗震能力的影響。對比分析試驗結(jié)果表明1碳纖維及鋼板復合加固法能有效延緩框架剛度退化和提高承載能力退化的能力,從而提高構(gòu)件抵抗反復荷載的能力。特別是對結(jié)構(gòu)承載能力降低的延緩作用,碳纖維和角鋼復合加固法比碳纖維加固法和角鋼加固法都有較大幅度的提高。2對比四榀框架的滯回環(huán)和滯回曲線受損鋼筋混凝土框架通過復合加固后仍然具有較強的吸能耗能能力和良好的延性。3碳纖維和角鋼復合加固后的構(gòu)件可以較大程度的提高結(jié)構(gòu)承載能力,包括構(gòu)件的開裂荷載、屈服荷載、極限荷載。通過對開裂荷載數(shù)值的增加,碳纖維和角鋼復合加固后的屈服載荷明顯高于碳纖維補強加固鋼框架。說明在一定程度上鋼板與
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簡介:近年來,結(jié)構(gòu)消能減震的研究受到了學術(shù)界的普遍重視,各類場地條件下消能減震效果的研究也變得十分必要。本文介紹了幾種常用阻尼器的性能及分析模型,同時針對液體粘滯阻尼器消能減震的特點,對不同場地下液體粘滯阻尼器的減震效果進行了對比分析。本文以位于唐山地區(qū)的某框架核心筒結(jié)構(gòu)為工程背景,利用ETABS軟件對該結(jié)構(gòu)進行消能減震設計計算,主要工作包括1利用ETABS軟件,建立了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)分析模型,選用阻尼器連接單元,模擬液體粘滯阻尼器進行減震設計。選取不同場地下各三組地震波,通過對結(jié)構(gòu)減震前、后的層間位移角、層間剪力和頂點位移的分析,得到采用液體粘滯阻尼器的結(jié)構(gòu)在不同場地條件下的減震效果;通過對阻尼器滯回曲線的比較,分析了液體粘滯阻尼器在不同場地條件下的減震效果。2采用ETABS軟件對位于該地實際建筑結(jié)構(gòu)進行地震動時程分析,對比研究了在規(guī)范要求的設防烈度下,減震前、后結(jié)構(gòu)的位移、內(nèi)力和能量的變化情況,結(jié)果表明了利用液體粘滯阻尼器對該框架核心筒結(jié)構(gòu)進行減震設計的可行性,并對核心筒結(jié)構(gòu)輸入高于規(guī)范要求下的地震波,通過地震動時程分析,證明了該框架核心筒消能減震結(jié)構(gòu)的安全性能。
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簡介:鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)具有自重輕、建筑空間布置靈活、施工工藝簡單且速度快等優(yōu)點,在當今的建筑市場上占有重要地位,預計在今后的建設市場中亦將占據(jù)重要位置并發(fā)揮不可替代的作用。如何在保證框架結(jié)構(gòu)本身安全性和滿足設計規(guī)范的前提下考慮其經(jīng)濟性,通過一定的手段和方法對結(jié)構(gòu)進行合理優(yōu)化,從而使建筑結(jié)構(gòu)既滿足使用和安全性要求又能降低建造成本,這是一個工程實際中普遍存在的問題,受到業(yè)界同仁的密切關(guān)注。本文以南陽市社旗縣某鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)寫字樓為研究對象,先用PKPM對該框架結(jié)構(gòu)進行常規(guī)的初始設計。以規(guī)范相關(guān)要求為約束條件,以工程造價最優(yōu)為目標函數(shù),采用MATLAB為優(yōu)化工具對初始設計進行優(yōu)化,得到優(yōu)化后的框架結(jié)構(gòu)梁、柱截面尺寸。對優(yōu)化得到的截面尺寸所組成的框架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力、位移、周期比、剛重比等進行分析,對比現(xiàn)行規(guī)范檢驗優(yōu)化結(jié)果的合理性并對該框架結(jié)構(gòu)在優(yōu)化前后做工程造價計算對比,得出優(yōu)化結(jié)果合理,經(jīng)濟效益明顯。文中框架結(jié)構(gòu)工程的優(yōu)化設計雖是基于一個工程實例,但對其他類似框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設計有一定的借鑒作用。
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簡介:鋼結(jié)構(gòu)建筑是中國大力發(fā)展的一個方向,它具有工業(yè)化程度高、施工速度快、抗震性能優(yōu)越、綠色環(huán)保等優(yōu)點。利用型鋼構(gòu)件作為梁、柱等主要受力構(gòu)件的框架結(jié)構(gòu)即是框架鋼結(jié)構(gòu)建筑??蚣茕摻Y(jié)構(gòu)在中國的運用較為廣泛,從低層的別墅,到中高層的住宅,到超高層的辦公大樓,都有著大量的工程實例。本文將各種鋼框架結(jié)構(gòu)體系進行了分類比較,提出純框架結(jié)構(gòu)、鋼框架支撐結(jié)構(gòu)、鋼框架剪力墻結(jié)構(gòu)、框架核心筒結(jié)構(gòu)等各種體系的適用范圍總結(jié)了框架鋼結(jié)構(gòu)的設計理論以及各個體系存在的不足并結(jié)合自己的工作經(jīng)驗,從建設單位,施工人員、裝配過程、重點工序等方面提出了自己的建議。最后,結(jié)合北京熱力站辦公用房實際工程,通過ASGEN有限元軟件建立模型,對一個三層純鋼框架進行了靜力分析和動力分析。本文的研究成果可為實際工程的開展提供一定的參考,具有實際意義。
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簡介:隔震技術(shù)是一種成熟有效的減振控制技術(shù),其在世界各地得到了廣泛的應用。目前,隔震建筑物的上部結(jié)構(gòu)一般采用彈性方法進行設計。然而,在強地震作用下,其上部結(jié)構(gòu)常常進入非線性狀態(tài);與此同時,隔震支座也可能會產(chǎn)生較大的變形,從而有可能導致隔震建筑物的整體失效。因此,研究隔震建筑物的易損性和可靠性顯的尤為重要。目前建筑物地震易損性分析方法主要有建筑物損傷數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計法及近似模型的蒙特卡洛模擬法。上述分析方法在計算上需要耗費大量的時間,增加了計算成本。本文通過高維模型近似函數(shù)(HIGHDIMENSIONALMODELREPRESENTATION)與蒙特卡洛模擬相結(jié)合的方法對鋼筋混凝土隔震框架結(jié)構(gòu)進行地震易損性分析,在保證分析結(jié)果精度的基礎上,節(jié)約了大量的時間成本。本文的主要研究內(nèi)容如下1依據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范與建筑抗震設計規(guī)范對一榀六層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)進行隔震設計。利用有限元分析軟件SAP2000建立鋼筋混凝土非隔震框架結(jié)構(gòu)及基礎、層間隔震框架結(jié)構(gòu)的三維有限元分析模型,并對上述框架結(jié)構(gòu)進行模態(tài)分析。分析結(jié)果顯示框架結(jié)構(gòu)隔震后其自振周期明顯加長,基礎、層間隔震框架結(jié)構(gòu)具有較好的隔震效果。2確定基礎、層間隔震框架結(jié)構(gòu)的物理參數(shù)及結(jié)構(gòu)損傷指標。根據(jù)建筑抗震設計規(guī)范相關(guān)規(guī)定,從PEER上選取了符合Ⅱ類場地的十條地震動記錄。3采用HDMR方法對鋼筋混凝土基礎隔震框架結(jié)構(gòu)進行地震易損性分析,并將其結(jié)果與通過響應面法得到的數(shù)值進行對比。結(jié)果表明,兩種分析方法計算得到的地震易損性曲線吻合度較高,驗證了HDMR方法在計算鋼筋混凝土基礎隔震框架結(jié)構(gòu)地震易損性曲線方面的可靠性。4采用HDMR方法對鋼筋混凝土層間隔震框架結(jié)構(gòu)進行地震易損性分析。同時將鋼筋混凝土層間、基礎隔震框架結(jié)構(gòu)的地震易損性曲線進行對比分析。分析結(jié)果表明,兩種不同的隔震結(jié)構(gòu)在特定情況下會出現(xiàn)不同失效模式的現(xiàn)象。
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上傳時間:2024-03-09
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簡介:近年來地震頻發(fā),鋼結(jié)構(gòu)因其抗震性能優(yōu)良有被廣泛應用于民用住宅的趨勢。在鋼結(jié)構(gòu)廣泛應用的背景下,由銹蝕帶來的耐久性問題也變得愈發(fā)嚴重,銹蝕將造成鋼構(gòu)件截面削弱、鋼材力學性能降低,進而影響鋼結(jié)構(gòu)的抗震性能。針對上述問題,本文從材性、構(gòu)件、結(jié)構(gòu)三個方面分別研究了銹蝕對鋼材力學性能、鋼框架柱抗震性能、鋼框架結(jié)構(gòu)抗震性能的影響,并在試驗結(jié)果的基礎上建立銹蝕鋼框架結(jié)構(gòu)地震損傷模型、恢復力模型及概率地震易損性模型??紤]到鋼框架結(jié)構(gòu)在整個使用壽命年限內(nèi)將遭受腐蝕及地震的影響,對鋼框架結(jié)構(gòu)進行基于損傷可靠度的全壽命優(yōu)化設計,實現(xiàn)了鋼框架結(jié)構(gòu)設計的最優(yōu)化。本研究主要內(nèi)容包括⑴采用戶外自然加速暴露試驗方法對城市酸性大氣環(huán)境進行模擬,對63個標準鋼材材性試件及空間鋼框架結(jié)構(gòu)進行酸性大氣腐蝕,得到具有不同銹蝕程度的鋼材材性試件及銹蝕空間鋼框架結(jié)構(gòu);對具有不同銹蝕程度的鋼材材性試件進行拉伸試驗,擬合試驗數(shù)據(jù)建立了鋼材力學性能(包括屈服強度、極限強度、彈性模量及伸長率)與失重率之間的數(shù)學關(guān)系。在上述材性試驗結(jié)果及結(jié)構(gòu)力學理論的基礎上,對歐進萍等人提出的鋼結(jié)構(gòu)地震損傷模型進行改造,建立了在役鋼框架時變地震損傷模型;對時變損傷模型進行算例應用,結(jié)果表明,本文建立的時變損傷模型可以很好的體現(xiàn)銹蝕損傷對鋼框架抗震性能的影響。⑵利用氣霧腐蝕箱對城市酸性大氣環(huán)境進行模擬,對6榀鋼框架柱進行酸性大氣腐蝕;通過改變銹蝕程度、軸壓比,對6榀鋼框架柱試件進行了低周反復加載試驗,考察了銹蝕鋼框架柱的破壞過程與特征,研究了不同銹蝕程度、軸壓比對鋼框架柱的荷載位移滯回曲線、骨架曲線、強度和剛度退化、變形能力、滯回耗能等力學性能的影響?;谏鲜鲈囼灥慕Y(jié)果,建立了基于損傷的銹蝕鋼框架柱恢復力模型。⑶對2榀銹蝕程度不同(分別為未銹蝕、嚴重銹蝕)的空間鋼框架結(jié)構(gòu)模型進行地震模擬振動臺試驗,測定了2榀鋼框架結(jié)構(gòu)模型的動力特性及不同烈度下的地震反應,對比分析了銹蝕損傷對結(jié)構(gòu)自振頻率、振型形態(tài)、位移反應、加速度反應、應變反應及破壞情況的影響;根據(jù)相似關(guān)系推算出原型結(jié)構(gòu)在不同水準地震作用下的自振頻率、振動形態(tài)、加速度反應、位移反應及剪力分布。⑷基于時變地震損傷模型提出了酸性大氣環(huán)境作用下多齡期鋼框架結(jié)構(gòu)概率地震易損性分析方法及步驟;考慮服役齡期對鋼框架結(jié)構(gòu)抗震性能的影響,分別建立時變概率地震需求模型、時變概率抗震能力模型及時變易損性模型;在概率地震需求分析及概率抗震能力分析的基礎上,得到多齡期(20年、30年、40年、50年)鋼框架結(jié)構(gòu)的易損性模型及易損性曲線。⑸基于“投資效益”準則,建立鋼框架結(jié)構(gòu)全壽命抗震優(yōu)化設計數(shù)學模型;在優(yōu)化設計模型中引入加權(quán)系數(shù),用于調(diào)整結(jié)構(gòu)初始造價和損失期望在目標函數(shù)中的相對重要性;將損傷可靠度分析理論應用到鋼框架結(jié)構(gòu)全壽命抗震優(yōu)化設計中,利用鋼框架結(jié)構(gòu)時變地震損傷模型計算結(jié)構(gòu)整體損傷,用于評價結(jié)構(gòu)是否可靠及計算結(jié)構(gòu)在各性能狀態(tài)下的失效概率;利用MATLAB軟件平臺進行編程,實現(xiàn)了鋼框架結(jié)構(gòu)基于損傷可靠度的全壽命抗震優(yōu)化設計。
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