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《华南理工大学》 1997年
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高层建筑带支撑钢框架结构动力可靠度理论及应用

方兴华  
【摘要】:尽可能依据概率和可靠度理论开展设计是结构工程行业的必然要求,因为这样,才能使设计的结构既经济合理又安全可靠。随着高层和超高层钢结构的广泛应用,结构“柔”的问题愈显突出,研究这类结构的抗风和抗震可靠性及其振动控制,在理论上要面临很大挑战,经济上将会产生巨大效益。 本文研究高层建筑带支撑钢框架结构抗风抗震的非线性可靠度问题。首先,基于M.F.Giberson单分量模型推导出可考虑二阶效应,材料非线性及剪切变形的杆单元刚度矩阵;详细研究了节点区的受力变形特性后,把节点区变形的影响纳入到以上单元刚度矩阵中;利用杆系——层间模型,并通过直接刚度法建立了结构非线性振动方程,这一方程是迄今最完备且适用的高层钢结构动力方程。其次,在结构抗风随机动力分析的基础上,本文研究了抗风结构基于安全性和舒适性的可靠度适用算法;首次对安全可靠度和舒适可靠度进行对比研究,算例表明,就这两种可靠度而言,高层钢结构往往较易满足安全可靠度,但却较难满足舒适可靠度;舒适可靠度通常不被设计者关注,但却影响建筑的正常使用。再其次,本文严密推导了高层钢结构浅水TLD控制的计算理论,详细地分析研究了TLD各参数对控制减振效果的影响,并提出了TLD的优化设计方法,基于大量的数值分析,建议了TLD参数的适用取值范围;结合算例研究表明,TLD是经济有效的抗风控制装置。最后,针对现行抗震结构设计方法,本文建议高层钢结构抗震检验重点应放在“中震可修、大震不倒”方面;提出了结构屈服后整体刚度系数α与其相应的位移延伸率μ的关系式;采用等效线性化法推导出了结构随机地震反应的计算公式;以层间位移角极限为首次超越破坏机制的临界值,推导了结构抗震可靠度的计算公式;结合算例研究表明,二阶效应和场地类别对结构抗震可靠度具有显著影响。 本文开展的研究密切结合现行规范,所使用的有关参数均按规范取值,算例富有代表性且具实际工程背景,因而研究成果具有理论意义和工程实际意义。
【学位授予单位】:华南理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:1997
【分类号】:TU973.13

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 王文思;混凝土框架—支撑结构抗震性能研究[D];北京交通大学;2010年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘锡荟;现行规范抗震设计方法安全度的评价及工程参数的确定[J];地震工程与工程振动;1982年01期
2 章在墉,陈达生;二滩水电站坝区场地地震危险性分析[J];地震工程与工程振动;1982年03期
3 王光远;地震烈度的模糊综合评定及其在抗震结构设计中的应用[J];地震工程与工程振动;1982年04期
4 江近仁,洪峰;多层砖房的地震可靠性分析[J];地震工程与工程振动;1985年04期
5 欧进萍,王光远;基于模糊破坏准则的抗震结构动力可靠性分析[J];地震工程与工程振动;1986年01期
6 欧进萍,牛荻涛,杜修力;设计用随机地震动的模型及其参数确定[J];地震工程与工程振动;1991年03期
7 张敏政,丁世文,郭迅;利用水箱减振的结构控制研究[J];地震工程与工程振动;1993年01期
8 欧进萍,王永富;设置TMD、TLD控制系统的高层建筑风振分析与设计方法[J];地震工程与工程振动;1994年02期
9 张令心,江近仁;框架-剪力墙结构的地震可靠性分析[J];地震工程与工程振动;1994年04期
10 林家浩,孙焕纯;斜交平面杆系非线性抗震分析[J];大连工学院学报;1983年04期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张洁,李国强;钢结构在我国高层建筑中应用现状的述评(上)[J];四川建筑科学研究;1999年02期
2 李春祥;设置TLD钢结构高层建筑舒适度控制设计的实用方法[J];四川建筑科学研究;1999年02期
3 张洁,李国强;钢结构在我国高层建筑中应用现状的述评(下)[J];四川建筑科学研究;1999年03期
4 屠海明,邓洪洲;桅杆结构风振疲劳分析[J];四川建筑科学研究;2001年02期
5 蒋运林,熊猛;高层建筑钢结构的特点及其在我国的发展与展望[J];四川建筑科学研究;2003年03期
6 李春祥;土木工程结构振动控制的最佳多重调谐质量阻尼器模型[J];四川建筑科学研究;2004年01期
7 李春祥;基于刚度-阻尼器调谐质量阻尼器(SD-TMD)新模型策略的性能评价[J];四川建筑科学研究;2004年02期
8 任志宏,王元清,石永久;玻璃自重对点式玻璃建筑柔性支承动力特性的影响[J];四川建筑科学研究;2005年01期
9 张国栋;;基于反应谱的土与结构相互作用体系演变随机激励响应[J];四川建筑科学研究;2006年02期
10 贾彬;王汝恒;;风洞试验在我国建筑工程中的应用简介[J];四川建筑科学研究;2006年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 荣志娟;张陵;;输电塔-覆冰导线耦合体系非线性动力响应分析[A];第十三届全国非线性振动暨第十届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议摘要集[C];2011年
2 白玉磊;戴建国;欧进萍;;FRP、钢箱梁斜拉桥抖振性能分析与比较[A];2011复合材料桥梁技术研讨会论文集[C];2011年
3 黄鑫;全涌;顾明;;两栋方形截面超高层建筑间的气动干扰效应分析[A];第十届全国振动理论及应用学术会议论文集(2011)上册[C];2011年
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5 韩建刚;陈奕柏;杜治光;;非均质基础与结构共同作用的随机动力反应分析[A];第九届全国岩土力学数值分析与解析方法讨论会论文集[C];2007年
6 李杰;王鼎;;基于物理机制的地震动随机函数模型[A];第八届全国地震工程学术会议论文集(Ⅰ)[C];2010年
7 张石磊;王焕定;陈少峰;王伟;;多点人工地震记录的积分校正方法[A];第八届全国地震工程学术会议论文集(Ⅰ)[C];2010年
8 魏伦武;曾勇;;城市地震环境工程地质的研究途径与方法[A];全国第三次工程地质大会论文选集(下卷)[C];1988年
9 陆兆溱;王京;李振明;;预测地下洞室围岩稳定性的模糊数学方法探讨[A];第四届全国工程地质大会论文选集(二)[C];1992年
10 王健;刘波;陈宏;韩友强;;超高层钢结构的抗风分析综述[A];钢结构工程研究(五)——中国钢结构协会结构稳定与疲劳分会2004年学术交流会论文集[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 魏海霞;爆破地震波作用下建筑结构的动力响应及安全判据研究[D];山东科技大学;2010年
2 王学庆;考虑土—结构动力相互作用的巨型框架隔震悬挂结构动力响应分析[D];辽宁工程技术大学;2009年
3 徐瑞;大型复杂结构非平稳随机振动分析方法研究[D];华南理工大学;2010年
4 刘佩;随机地震作用下结构动力可靠度计算方法研究[D];北京交通大学;2011年
5 孙向东;四塔单索面宽幅脊梁矮塔斜拉桥设计关键技术研究[D];武汉理工大学;2010年
6 陈小波;近海风机结构体系环境荷载及动力响应研究[D];大连理工大学;2011年
7 张营川;筒型和翼型结构旋涡发放问题的数值仿真研究[D];大连理工大学;2011年
8 黄兴;梁柱端板连接半刚性组合边节点试验与理论研究[D];上海大学;2011年
9 刘海涛;强风作用下列车—汽车—桥梁时变系统的动力响应及行车安全性、舒适性研究[D];中南大学;2011年
10 雷建成;梯级电站系统的地震危险性评价方法[D];中国地震局地球物理研究所;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘鸣;双回路直线型圆管角钢组合型输电塔静动力分析[D];山东科技大学;2010年
2 王春磊;输送石灰石悬索桥钢索塔抗风性能研究[D];山东科技大学;2010年
3 唐顺勇;高压输电塔风雨振响应分析及风洞试验研究[D];大连理工大学;2010年
4 包寰宇;上海长江大桥地震响应与抗震分析[D];辽宁工程技术大学;2009年
5 叶成杰;空间双向张弦梁结构简谐激振数值分析与试验研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
6 唐群;高层钢结构框架整体稳定性分析[D];辽宁工程技术大学;2009年
7 冯有良;基于风向的建筑工程设防风速预测研究[D];中国海洋大学;2010年
8 徐敬鹏;大跨轻质钢屋盖风荷载取值的研究[D];华南理工大学;2010年
9 汪小娣;高层建筑风效应及风振控制[D];浙江大学;2011年
10 黄旭乐;网格结构多维地震响应计算方法的对比研究[D];浙江大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张强;周德源;邹翾;朱立猛;;基于纤维模型RC框架结构非线性全过程分析[J];四川建筑科学研究;2009年03期
2 冼巧玲,周福霖;消能支撑框架结构设计方法探讨[J];地震工程与工程振动;2002年01期
3 李国强;胡宝琳;;屈曲约束支撑滞回曲线模型和刚度方程的建立[J];地震工程与工程振动;2007年02期
4 邓雪松;王廷彦;陈麟;郭永兴;;巨型框架-耗能支撑结构的减震性能分析[J];地震工程与工程振动;2008年05期
5 赵俊贤;吴斌;;防屈曲支撑的工作机理及稳定性设计方法[J];地震工程与工程振动;2009年03期
6 崔辉辉;陶忠;潘文;;支撑布置方式对具水平加强层全钢高层结构抗震性能的影响分析[J];福建建筑;2008年09期
7 管克俭,王新武,彭少民;钢框架支撑体系的应用和分析方法[J];中国工程科学;2003年05期
8 周学军,陈鲁,曲慧;多、高层钢结构支撑的布置方式对框架侧向刚度的影响[J];钢结构;2003年04期
9 王长宁;王禄鹏;;高层全钢框架支撑结构体系的优越性分析[J];钢结构;2006年01期
10 吴瑾冰;我国早期地震对策回顾[J];国际地震动态;2003年08期
中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 王万祯;钢框架梁柱栓焊刚性连接的滞回性能、破坏机理及抗震设计建议[D];西安建筑科技大学;2003年
2 季渊;多高层框架—支撑结构的弹塑性稳定性分析及其支撑研究[D];浙江大学;2003年
3 李东;纵向支撑框架稳定性分析及支撑设计要求[D];浙江大学;2005年
4 汤海波;高层建筑钢框架—支撑结构二阶随机反应分析[D];华南理工大学;1996年
5 黄冀卓;钢框架体系优化设计研究[D];同济大学;2006年
6 米旭峰;支撑框架与竖缝剪力墙抗震设计研究[D];浙江大学;2007年
7 邢国然;纯框架和支撑框架弹塑性稳定分析[D];浙江大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 江锡虎;多高层支撑钢框架静力非线性弹塑性分析[D];合肥工业大学;2003年
2 范苏榕;钢支撑加固钢筋混凝土框架结构的试验研究[D];南京工业大学;2002年
3 吴华英;钢支撑框架抗侧力性能试验研究及有限元分析[D];武汉理工大学;2003年
4 舒磊;高层偏心支撑钢框架的优化设计[D];西南交通大学;2004年
5 张磊;高层建筑偏心支撑钢框架抗震性能的研究[D];西南交通大学;2004年
6 孟亮;Y型偏心支撑框架循环荷载下滞回性能研究及设计建议[D];西安建筑科技大学;2005年
7 袁波峰;消能支撑框架结构抗震性能与设计方法的研究[D];西安建筑科技大学;2005年
8 满杰;方钢管混凝土框架—支撑体系小高层住宅合理刚度及支撑合理布置的研究[D];西安建筑科技大学;2005年
9 胡进秀;框架—弯曲型支撑体系中框架柱的弯矩放大系数及整体弹性稳定[D];浙江大学;2006年
10 黄誉;设置粘弹性阻尼器的高层偏心支撑钢框架抗震性能的研究[D];西南交通大学;2006年
【二级引证文献】
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1 王鹏;带RC支撑的格构化体系柱的抗震性能研究[D];湖南大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 H.C.Shah,鲍霭斌,董伟民;地震危险性分析中贝叶斯模型的意义及其应用[J];地震工程与工程振动;1982年04期
2 王光远;地震烈度的模糊综合评定及其在抗震结构设计中的应用[J];地震工程与工程振动;1982年04期
3 董伟民,H.C.Shah,鲍霭斌;最大熵原理在地震重现关系上的应用[J];地震工程与工程振动;1983年04期
4 王光远;地震烈度的二级模糊综合评定[J];地震工程与工程振动;1984年01期
5 江近仁,洪峰;功率谱与反应谱的转换和人造地震波[J];地震工程与工程振动;1984年03期
6 江近仁,陆钦年;多自由度滞变结构随机地震反应分析的均值反应谱方法[J];地震工程与工程振动;1984年04期
7 高小旺,鲍霭斌;地震作用的概率模型及其统计参数[J];地震工程与工程振动;1985年01期
8 江近仁,洪峰;多层砖房的地震可靠性分析[J];地震工程与工程振动;1985年04期
9 王亚勇,李虹;考虑场地特征的强震地面运动参数的统计分析[J];地震工程与工程振动;1986年03期
10 欧进萍,牛荻涛,王光远;多层非线性抗震钢结构的模糊动力可靠性分析与设计[J];地震工程与工程振动;1990年04期
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1 张永兵;秦荣;李双蓓;;3层钢结构非线性地震反应的变增益模糊控制[J];振动与冲击;2008年10期
2 李国强;沈祖炎;;考虑节点区剪切变形的钢框架弹塑性地震反应分析[J];同济大学学报(自然科学版);1990年01期
3 吴霞;;高层建筑考虑桩箱—土—结构作用的振动控制[J];山西建筑;2011年03期
4 ;我院首批博士学位论文获得好评[J];西安建筑科技大学学报(自然科学版);1988年03期
5 杨飞;;预应力钢结构刚节点的半解析测试方法研究[J];建筑监督检测与造价;2011年06期
6 罗洋;;高层建筑钢—混凝土混合结构体系发展初步探讨[J];常州工学院学报;2006年03期
7 柴昶,李志明,李秀川,潘树森,赵光谦;关于银行高层建筑结构的特点评述——兼论高层钢结构的技术经济综合特性[J];钢结构;1996年03期
8 袁兴隆;张誉;;目前我国高层建筑发展的几个特点[J];大自然探索;1996年01期
9 ;《结构工程师》1985年~1990年总目录[J];结构工程师;1990年04期
10 邓秀锋;;对建筑的结构优化设计研究[J];建材与装饰(中旬刊);2007年07期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 常跃峰;赵文忠;;高层建筑结构用钢板的开发与生产[A];1999中国钢铁年会论文集(下)[C];1999年
2 成世峰;张玉良;张铜生;;高层钢结构(办公室、住宅)的弹塑性时程分析[A];第四届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C];2004年
3 戴素娟;郝金;;钢结构稳定设计中二阶分析问题的探讨[A];钢结构工程研究(六)——中国钢结构协会结构稳定与疲劳分会2006年学术交流会论文集[C];2006年
4 杨春;蔡健;吴轶;;钢骨混凝土梁式转换层结构的应用初探[A];中国钢协钢-混凝土组合结构协会第八次年会论文集[C];2001年
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6 邓长根;;多高层钢结构及其构件动力稳定性研究综述[A];第三届全国结构工程学术会议论文集(下)[C];1994年
7 王建东;包世华;闫焕金;;大底盘大孔口高层建筑结构的二阶分析[A];第七届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅱ卷)[C];1998年
8 闫焕金;王建东;包世华;;大底盘多塔楼结构的二阶分析[A];第八届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅱ卷)[C];1999年
9 张铜生;陆兢;;高层建筑结构空间杆系-层模型在多维地震波作用下的时程分析——单、双向及扭转地震波输入下结构的反应比较[A];第七届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅱ卷)[C];1998年
10 陆兢;张铜生;;高层建筑结构在竖向地震作用下的弹塑性时程分析[A];第八届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅱ卷)[C];1999年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 ;新技术让高楼大厦安全挺立[N];中国技术市场报;2010年
2 记者 陈博;钢结构引领建筑新时代[N];财经时报;2002年
3 ;钢结构发展前景与目前存在的问题[N];中国冶金报;2005年
4 徐克强;浙江萧山 钢结构撑起发展大厦[N];经济日报;2005年
5 本报记者 钟山;“钢结构”强壮“锦绣中华”[N];中华建筑报;2003年
6 通讯员 华锴;“鸟巢”奥运会后首次清洗[N];北京日报;2008年
7 本报记者 韩睿华;钢结构:实践中国住宅新理念[N];中国建设报;2009年
8 杨景和;为行业发展出谋划策[N];中华建筑报;2009年
9 记者 陆双平;第二届国际钢结构展开幕[N];中国有色金属报;2002年
10 诚志;从优秀到卓越的伟大跨越[N];中华建筑报;2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 方兴华;高层建筑带支撑钢框架结构动力可靠度理论及应用[D];华南理工大学;1997年
2 汤海波;高层建筑钢框架—支撑结构二阶随机反应分析[D];华南理工大学;1996年
3 苏成;分域样条虚边界元法及其在高层建筑结构分析中的应用[D];华南理工大学;1997年
4 莫涛;钢结构交错桁架体系的弹塑性全过程分析理论与试验研究[D];湖南大学;2003年
5 熊俊明;可控调谐液体阻尼器系统对高层建筑地震反应控制的研究[D];华南理工大学;2001年
6 于骁;环境荷载激励下工程结构振动控制方法及实验研究[D];大连理工大学;2007年
7 于慧君;电液振动试验系统长时间历程复现控制技术研究[D];浙江大学;2009年
8 王威远;卫星适配器结构振动主被动控制方法研究[D];哈尔滨工业大学;2008年
9 刘金龙;地震作用下多塔斜拉桥失效模式控制研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
10 卢林枫;钢结构错列桁架体系结构分析与设计方法[D];西安建筑科技大学;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 吕铭;考虑地基及楼板变形的高层建筑结构分析[D];河北工程大学;2008年
2 黄勇祥;高温下钢结构高强度螺栓连接极限承载力的研究[D];武汉理工大学;2004年
3 杭银龙;高层建筑钢结构狗骨式节点性能研究[D];西安理工大学;2005年
4 宋锋;钢结构跃层加层技术及其工程应用研究[D];清华大学;2004年
5 王磊;角焊缝弹塑性应力分析和试验[D];华侨大学;2005年
6 田迎春;钢结构无损检测的动力学方法研究[D];河北农业大学;2002年
7 刘玉英;建筑企业钢结构安全管理信息系统研究[D];昆明理工大学;2006年
8 高杨;钢结构—碎煤机室系统的动力分析[D];郑州大学;2010年
9 施丽彦;钢结构建筑的造型语汇与发展初探[D];重庆大学;2002年
10 景辉;基于可靠性的多次预应力钢结构的优化设计[D];北京工业大学;2003年
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