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工字型高层钢结构抗震性能及耗能减震分析

目录

摘要 ........................................................................................................................... I I 第一章绪论.. (1)

1.1高层建筑概述和特点 (1)

1.1.1高层建筑概述 (1)

1.1.2 高层建筑的特点 (1)

1.2 钢结构 (4)

1.3 平面不规则结构的概念和分类以及国内外研究现状 (4)

1.3.1 平面不规则结构的概念 (4)

1.3.2 平面不规则结构的分类 (5)

1.3.3 平面不规则结构国内外研究现状 (7)

1.4 本章研究的主要内容和思路 (8)

第二章结构的抗震分析理论和方法 (9)

2.1 结构抗震性能分析理论研究及设防目标 (9)

2.2抗震设计方法 (12)

2.2.1 反应谱法 (12)

2.2.2 Push-over法 (17)

2.2.3 时程分析法 (19)

2.3 本章小结 (22)

第三章工字型高层钢结构的地震反应分析 (23)

3.1 有限元的理论发展和思路 (23)

3.2 SAP2000的介绍和使用 (23)

3.3 工程结构实例建立及分析 (24)

3.3.1 模型的建立 (24)

3.3.2 算例的模态分析 (27)

3.4 算例的反应谱分析 (28)

3.4.1 反应谱的确定 (28)

3.4.2 反应谱分析结果 (29)

3.5 算例的Push-over分析 (36)

3.5.1 Push-over分析的工况定义 (36)

3.5.2 Push-over分析结果 (37)

3.4 本章小结 (40)

第四章工字型高层钢结构的时程分析 (41)

4.1 地震波的选取 (41)

4.2 线性时程分析结果 (42)

4.3非线性时程分析 (51)

4.4 本章小结 (56)

第五章结构的消能减震分析 (57)

5.1 结构消能减震的思想、设计方法和发展前景 (57)

5.1.1 结构消能减震的思想 (57)

5.1.2 结构消能减震的设计方法 (57)

5.1.3 结构消能减震的发展前景 (57)

5.2 粘弹性阻尼器的工作原理和力学性能 (58)

5.2.1 粘弹性阻尼器的工作原理 (58)

5.2.2 粘弹性阻尼器的力学性能 (58)

5.3 结构设置粘弹性阻尼器的模型分析 (60)

5.3.1 设置粘弹性阻尼器结构的模型建立 (60)

5.3.2 设置粘弹性阻尼器的结构模型分析 (61)

5.4 本章小结 (71)

第六章论结与展望 (72)

6.1 结论 (72)

6.2 展望 (72)

参考文献 (74)

作者简介及读研期间主要科研成果 (77)

作者简介 (77)

发表学术论文 (77)

致谢 (78)

插图清单

图1-1上海中心 (3)

图1-2纽约派克达到432号大楼 (3)

图1-3平面不规则建筑平面示意图 (6)

图1-4中国结 (6)

图1-5鸟巢 (7)

图2-1不同烈度的发生概率显示图 (11)

图2-2地震时单自由度体系运动状态 (13)

图2-3多自由度弹性体系变形 (15)

图2-4基于荷载增分法的Push-over分析 (19)

图3-1结构模型XY方向平面图 (25)

图3-2设置支撑结构模型YZ里面图 (26)

图3-3不设置支撑结构模型的3D图 (26)

图3-4设置支撑结构模型的3D图 (27)

图3-5反应谱地震影响系数 (29)

图3-6不设支撑结构模型的横向楼层最大位移包络图 (30)

图3-7不设支撑结构模型的纵向楼层最大位移包络图 (30)

图3-8不设支撑结构模型的横向层间位移角包络图 (31)

图3-9不设支撑结构模型的纵向层间位移角包络图 (31)

图3-10设置支撑结构模型的横向楼层最大位移包络图 (32)

图3-11设置支撑结构模型的纵向楼层最大位移包络图 (33)

图3-12设置支撑结构模型的横向层间位移角包络图 (33)

图3-13设置支撑结构模型的纵向层间位移角包络图 (34)

图3-14二种结构模型横向楼层最大位移包络图 (34)

图3-15二种结构模型纵向楼层最大位移包络图 (35)

图3-16二种结构模型横向层间位移角包络图 (35)

图3-17二种结构模型纵向层间位移角包络图 (36)

图3-18 Push-over分析下的各工况的位移-荷载 (37)

图3-19 Push-over分析下的工况1和工况2的位移-荷载 (38)

图3-20 Push-over分析下的工况2和工况3的位移-荷载 (38)

图3-21 Push-over分析下的工况3和工况4的位移-荷载 (39)

图4-1 Elcentro波 (41)

图4-2兰州波 (42)

图4-3 Taft波 (42)

图4-4不设支撑结构模型在三种地震波时程分析下的横向楼层最大位移 (43)

图4-5不设支撑结构模型在三种地震波时程分析下的纵向楼层最大位移 (44)

图4-6不设支撑结构模型在三种地震波时程分析下的层间位移角 (45)

图4-7不设支撑结构模型在三种地震波时程分析下的层间剪力 (46)

图4-8设支撑结构模型在三种地震波时程分析下的横向楼层最大位移 (47)

图4-9设支撑结构模型在三种地震波时程分析下的纵向楼层最大位移 (49)

图4-10设支撑结构模型在三种地震波时程分析下的层间位移角 (50)

图4-11设支撑结构模型在三种地震波时程分析下的层间剪力 (51)

图4-12结构模型在三种地震波时程分析下的横向楼层最大位移 (53)

图4-13结构模型在三种地震波时程分析下的纵向楼层最大位移 (54)

图4-14结构模型在三种地震波时程分析下的层间位移角 (55)

图4-15结构模型在三种地震波时程分析下的层间剪力 (56)

图5-1 ZN-A粘弹性阻尼器 (58)

图5-2结构模型设置粘弹性阻尼器图 (61)

图5-3消能结构模型在三种地震波时程分析下的横向楼层最大位移 (62)

图5-4消能结构模型在三种地震波时程分析下的纵向楼层最大位移 (63)

图5-5消能结构模型在三种地震波时程分析下的横向层间位移角 (65)

图5-6消能结构模型在三种地震波时程分析下的纵向层间位移角 (66)

图5-7消能结构模型在三种地震波时程分析下的横向层间剪力 (67)

图5-8消能结构模型在三种波时程分析下的纵向层间剪力 (69)

图5-9在Elcentro波时程分析下二种结构模型的纵向楼层最大位移 (69)

图5-10在Elcentro波时程分析下二种结构模型的纵向层间位移角 (70)

图5-11在Elcentro波时程分析下二种结构模型的横向层间剪力 (70)

附表清单

表2.1建筑抗震设防标准 (11)

表2.2时程分析法应用范围 (20)

表3.1结构模型模态分析结果 (27)

表3.2不设支撑结构模型层间位移角和楼层最大位移 (29)

表3.3设支撑结构模型层间位移角和楼层最大位移 (32)

表3.4不设支撑结构模型的Push-over分析工况类型 (37)

表3.5不设支撑结构模型在Y方向上加载的塑性铰的发展规律 (39)

表4.1不设支撑结构模型在三种地震波时程分析下的横向楼层最大位移 (42)

表4.2不设支撑结构模型在三种地震波时程分析下的纵向楼层最大位移 (43)

表4.3不设支撑结构模型在三种地震波时程分析下的层间位移角 (44)

表4.4不设支撑结构模型在三种地震波时程分析下的层间剪力 (45)

表4.5设置支撑结构模型在三种地震波时程分析下的横向楼层最大位移 (47)

表4.6设置支撑结构模型在三种地震波时程分析下的纵向楼层最大位移 (48)

表4.7设置支撑结构模型在三种地震波时程分析下的层间位移角 (49)

表4.8设置支撑结构模型在三种地震波时程分析下的层间剪力 (50)

表4.9结构模型在三种地震波时程分析下的横向楼层最大位移 (52)

表4.10结构模型在三种地震波时程分析下的纵向楼层最大位移 (53)

表4.11结构模型在三种地震波时程分析下的层间位移角 (54)

表4.12结构模型在三种地震波时程分析下的层间剪力 (55)

表5.1消能结构模型在三种地震波时程分析下的横向楼层最大位移 (62)

表5.2消能结构模型在三种地震波时程分析下的纵向楼层最大位移 (63)

表5.3消能结构模型在三种地震波时程分析下的横向层间位移角 (64)

表5.4消能结构模型在三种地震波时程分析下的纵向层间位移角 (65)

表5.5消能结构模型在三种地震波时程分析下的横向层间剪力 (67)

表5.6消能结构模型在三种地震波时程分析下的纵向层间剪力 (68)

第一章绪论

1.1高层建筑概述和特点

1.1.1高层建筑概述

高层建筑,是最近一二百年逐渐发展起来的一种新建筑物。从过去到现在的历程来看,相对高的建筑物都是与有纪念性质的建筑物共同产生,由于具有一般性质的突出的形象或者场所特殊性,所以最后一般会成为了纪念物。从这个方面说起,高层建筑的来源可追溯到比较久远的时代,像方尖碑、金字塔、塔庙类似的这些纪念性质的建筑物都可化为此类。随着时代的变迁高层建筑也慢慢发展起来,像公元前三世纪左右古代埃及人建造了高亚历山大港灯塔,塔高有100多米,中国古代的高层建筑也是层出不穷的,比如说有公元五世纪左右的嵩山寺塔,高将近四十米,公元九世纪的云南大理的五十八米高的千寻塔。近代国外代表建筑有在二十世纪三十年代在美国纽约的帝国大厦,有一百零二层高。随着现代建筑技术的不断发展,越来越多的高层建筑拔地而起,像上海金茂大厦、沙特的迪拜塔、吉隆坡石油双塔、上海环球金融中心等

高层建筑,在我们的日常生活当中越来越常见,而且在不同的国家对高层建筑的定义是不同的。下面我们来看看国际上的一些国家关于高层建筑结构的定义。在日本,31m或8层及以上视为高层建筑;在英国,高度不低于24.3米的建筑结构一般为高层建筑物。我们国家的《高规》(JGJ 3-2010)1.0.2条规定房屋的层高在10层以及10层以上或者建筑高度在28米以上的住宅建筑以及建筑高度在24米以上的其他高层民用的混凝土结构也可以看作为高层建筑。

1.1.2 高层建筑的特点

1.高层的主体规模比较庞大,高层建筑一般都是具有很高的建设和使用要求,可以作为民用住房也可以用来进行商业金融等,建筑结构的内部的布置也非常的高标准,所以要求施工放施工起来要按严格的设计方案进行施工,同时要做好各个方面的准备。一般情况下,建筑结构的施工的规模大,施工所花费的成本也很高。

2.高层建筑建设起来需要花很长的时间,同时进行施工的一方要做好施工进度和调度的安排,也要统筹计划施工方案。施工方应该在施工前,对成本的投入做好计划,同时要确保投入资金能够保证项目的质量和施工进度。

3.由于高层建筑在我们生产生活当中变得越来越重要,对高层建筑的建设的

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