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《沈阳工业大学》 2014年
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多高层钢筋混凝土建筑结构地震能量分析

徐广洋  
【摘要】:基于能量平衡原理,以多层框架和高层框剪钢筋混凝土建筑结构为对象,运用抗震非线性软件PERFORM-3D对复杂多高层抗震结构在强震作用下进行地震能量弹塑性分析,研究了地震动强度、地震动频谱特性(震中距、卓越周期、特征周期)、地震动持续时间等地震动特性对多高层钢筋混凝土建筑结构地震总输入能及能量消耗的影响规律,讨论了地震动峰值加速度各个能量(总输入能、滞回耗能、阻尼耗能)的数量关系;讨论了多高层抗震结构刚度特性对滞回耗能在结构层间及构件间分配机制。主要工作和结论如下: 根据研究需要,确定了多层框架和高层框剪钢筋混凝土建筑结构方案,并运用ETABS进行了结构设计,建立了结构分析模型。 有限元分析,分别采用梁纤维截面、柱纤维截面和墙纤维截面来定义框架梁、框架柱和剪力墙截面,采用梁单元和板壳单元来分别模拟连梁和楼板结构。钢筋采用二折线本构关系,混凝土采用五折线本构关系。在太平洋地震中心下载了66条地震波,并根据其特性进行了分组,以便于讨论地震动特性的影响。 通过对地震波峰值加速度的调整,讨论地震动强度对于地震能量的影响,计算显示地震能量及其分量均随峰值加速度的增加而增加;滞回耗能占总输入能的比例随峰值加速度增加而增加,但增加速率不断减小;阻尼耗能占总输入能的比例先增加后减小,最后趋于平稳;耗能多的构件滞回耗能比例随峰值加速度的增加而不断减小,而耗能小的构件随峰值加速度的增加不断增加。 通过震中距、特征周期、卓越周期等考察地震动频谱特性对结构反映的影响,研究表明频谱特性对地震输入能及其分量影响显著,但对于滞回耗能占总输入能的比例影响较弱,与震中距和卓越周期相比特征周期能较好的反应频谱特性对地震反映的影响。 选取了36条天然波,研究了12条短持时(5s至10s之间)、12条中持时(15s至20s之间)和12条长持时(27s至37s之间)的地震波对地震能量反应的影响,统计规律表明地震波长持时的各能量比短持时的大,但耗能比例受持时影响不明显。 分别研究了结构总体刚度、分层刚度和构件刚度对于地震能量反应的影响,结构总体刚度增加,滞回耗能所占比例减小,阻尼耗能所占比例增加,耗能较大的楼层耗能增加,耗能较小楼层耗能减小;层间刚度减小,该层滞回耗能所占比例较小。构件刚度减小则该构件耗能比例减小。
【学位授予单位】:沈阳工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TU352.11

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【参考文献】
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