巨型框架结构动力特性及抗震性能的分析研究

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钢筋混凝土巨型框架结构体系是一种新型的结构体系,与其它结构体系相比,具有许多显著的特点和优点。它不但传力明确、整体性好、空间划分更自由灵活,并且还可以减少材料用量,充分发挥材料和结构性能,降低工程造价等。因此,开展巨型框架结构体系的研究,有其重要的理论价值和实际意义。 本文首先介绍了巨型结构概念和钢筋混凝土巨型框架结构发展研究现状,以供本文借鉴。然后,结合一钢筋混凝土巨型框架结构低周反复荷载试验,在试验研究的前提下,利用通用有限元软件ANSYS对钢筋混凝土巨型框架结构进行了单调荷载下的拟动力非线性有限元分析,得到水平荷载作用下巨型框架上裂缝的分布情况以及整个加载过程中巨型框架结构的裂缝发生和开展情况。分析了在建立有限元模型时,单元模型、材料模型、加载方式、求解方法以及其中涉及的参数选取对有限元模拟结果的影响。将模拟结果与相应的低周反复荷载试验结果进行对比分析,验证了有限元数值模拟的有效性及参数选取的合理性,证明用ANSYS软件能较好的模拟荷载作用下钢筋混凝土巨型框架结构的破坏过程。 在此基础上,深入研究了主框架梁柱截面尺寸、层高及跨度等参数对巨型框架结构的影响。本文选取具有代表性的一钢筋混凝土巨型框架结构作为算例,通过改变主框架梁柱截面尺寸、层高和跨度,假设不同的结构计算方案,应用参数化有限元建模技术APDL建立有限元模型,对不同计算方案进行了模态分析和地震作用下的时程分析。对比分析了上述参数变化对其动力特性(频率、振型)、地震作用下的变形特性(结构侧向位移、层间位移角)和内力(楼层剪力)分布规律的影响。另外,针对地震作用下时程分析中出现最大楼层剪力上移现象,探讨软件中不同的参数设置对其结果的影响,并与反应谱法所得结果进行比较。最后,提出若干结论和建议,为钢筋混凝土巨型框架结构抗震设计提供有益的参考。
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