基于弹塑性分析方法的高层框剪结构剪力分配研究
Study on Shear Reallocation of High-rise Frame-shear Wall Structure under Earthquake Based on Elastoplastic Method
高层框剪结构在弹塑性变形阶段的内力分布,关系到整个结构体系的安全.目前,在工程设计和理论研究领域内,高层框剪结构弹性状态的内力分析已经具备较成熟的理论系统及计算方法,但是其弹塑性状态的内力分析则基本上仍依靠模型试验及简化经验公式来进行,缺乏完整和准确的非线性计算方法,而且对于高层框剪结构进入非线性阶段后地震作用在框架与剪力墙之间的分布及其规律,学者们仍各执己见.本文对目前已有的各种高层框剪结构非线性阶段内力分布的近似分析方法进行综述与分析,在前人研究的基础上,针对现行设计方法的不足,提出了采用基于SAP2000计算程序,综合运用Push-over及非线性动力时程分析的研究方法,文章着重对高层框剪结构进行非线性计算分析,并在此基础上对其弹塑性变形阶段水平剪力在框架与剪力墙之间的分布展开研究和探索.本文所作主要工作如下:1.概述高层框剪结构的抗震概念设计思想以及我国规范对高层框剪结构中框架部分地震剪力的调整方法和设计要求;研究在地震作用下框剪结构内部发生剪力重分配的原理,归纳以往学者提出的框剪结构地震内力的近似计算方法;分析框剪结构受力特性,总结国内外模型试验数据,确定刚度退化与层间位移角之间的关系,为下文研究框剪结构地震剪力分配的参数选取提供依据,并在此基础上探讨了结构不同变形阶段的剪力分配机理.2.阐述静力弹塑性推覆分析方法的基本思想与理论内涵,总结该方法的实现步骤,并对其优势与缺陷做出评述;采用SAP2000计算程序对高层框剪结构工程算例进行Push-over分析,得出能力谱与需求谱并观察结构的塑性铰发展过程,对结构的抗震性能做出评价;通过分析各种因素对框剪结构弹塑性阶段内力的影响,确定本论题的主要研究参数为层间位移角;分别考察高层框剪结构达到不同层间位移角时所对应的楼层水平剪力分布情况,将计算结果绘制成图表,寻求地震剪力在框架与剪力墙之间的分配规律.3.综述结构的动力分析理论,重点研究动力时程分析方法;采用非线性动力时程方法对高层框剪结构工程算例进行分析,计算结构在不同PGA(地面峰值加速度)下的地震反应,通过对分析得出的各层水平位移、层间位移角以及框架底部剪力、结构底部总剪力时程结果进行分组比较,探究高层框剪结构在地震作用下的剪力分配规律.通过上述分析研究所得出的一些数据和结论,验证了我国规范中的相关条文的合理性,并为其提供了计算模型数据支持以及抗震理论分析依据;也可作为规范中相关规定的补充和完善,供实际工程设计中,需要对高层框剪结构弹塑性阶段的框架地震剪力进行更为详细的计算研究时参考.
- 作者：
- 李美龄
- 学位授予单位：
- 安徽建筑工业学院
- 专业名称：
- 结构工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2012年
- 导师姓名：
- 程晓杰
- 中图分类号：
- TU973.16
- 关键词：
- 框剪结构；剪力分配；非线性；Push-over；动力时程
- frame-wall buildings； shear force distribution； nonlinear； push-over； dynamic time-history