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《重庆大学》 2003年
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平面不规则结构非弹性地震反应规律研究

王耀伟  
【摘要】: 由于结构楼层中的质量和刚度等分布的不规则,造成楼层的质量中心和刚度中心不重合,从而使得在地震作用下结构各楼层受到的惯性力与楼层抗力不共线,结构将会在不同程度上表现为平动与扭转耦联的变形特征。平扭耦联是一个空间问题,不便简化为平面问题处理,无论是试验研究还是计算分析,尤其是非弹性动力分析,都有很大的难度,研究工作还不是很深入,难以为结构设计提供可靠的依据。目前国内外有关结构扭转的设计规定主要基于单根构件试验或振动台模型试验,对于结构层次的规定更多的是基于震害经验,缺乏定量分析的依据。因此,深入开展平面不规则结构的地震反应规律的研究,为完善结构抗震设计规范中的相关条文提供依据,这项工作将是十分必要和有重要意义的。 本文结合国家自然科学基金资助项目“结构非线性地震扭转作用和扭转效应的研究”(项目批准号:59978055),对平面不规则结构的地震反应规律进行了深入研究,明确了影响平面不规则结构地震反应的主要结构参数,研究了不同地震动类型和双向水平地震输入对结构扭作用和扭转效应的影响;采用基于有限元柔度法的纤维模型梁柱单元,建立钢筋混凝土框架结构三维非弹性地震反应动力分析程序,对依据我国建筑抗震设计规范(GB50011-2001)设计的不规则结构进行地震反应模拟分析,讨论了现行设计方法的有效性。通过上述工作,本文主要取得了以下一些主要成果: 1、以有限元分析程序FEAP(v.7.3)作为平台,分别编制了层间模型和基于纤维模型梁柱单元的杆系模型两种结构空间非线性动力分析程序。其中,层间模型主要用于结构参数分析,杆系模型用于代替不规则框架的结构动力试验。另外,在开发平台中还添加了与地震反应分析相关的功能。 2、采用解析法对单层平面不规则结构的弹性影响参数加以确认,分析了各参数对结构反应的影响;采用模态分析法确定了多层平面不规则结构的影响参数,研究了楼层强度偏心距对结构非弹性扭转耦联反应的影响,由此提出控制结构非弹性扭转反应的相关措施。采用纤维模型梁柱单元模拟了单层与多层钢筋混凝土不规则框架结构的非弹性地震反应,对该方法的有效性进行了分析。 3、根据地震动类型的划分标准,考察了各种类型的地面运动对偏心结构非弹性反应的影响程度;采用纤维模型梁柱单元分别模拟了单层和多层不规则结构在不同类型地面运动作用下的强震反应过程,对结构的变形峰值与滞回耗能情况进行了考察。 4、对双向水平地震作用下均匀偏心结构的非弹性扭转耦联反应进行了分析,考 重庆大学博士学位论文 察了强度偏心距对结构非弹性扭转祸联反应的影响程度,并采用纤维模型梁柱单元 模拟分析了不规则钢筋混凝土框架结构在双向水平地震作用下的反应过程。 5、采用纤维模型梁柱单元模拟了典型建筑场地上不规则的钢筋混凝土框架结构 的地震反应,对不同强度地震作用下的结构反应状态进行了分析,对当前建筑抗震 设计规范中的相关设计条款满足抗震设防水准要求的有效性进行了相关讨论,得出 了一些初步性的分析结果。 平面不规则结构在地震作用下的非线性扭转反应分析是结构抗震领域中研究的 难点问题之一,采用纤维模型梁柱单元的结构空间动力非线性分析程序,结合抗震 规范的设计要求,开展对不规则结构的空间地震反应分析的研究与评估,有利于提 高结构的设计水平,改进抗震措施,从而减少实际扭转震害的发生。因此,本文的 研究不仅在结构分析理论上具有一定的前沿性,而且具有广泛的工程实用价值。
【学位授予单位】:重庆大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:TU311.3

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【引证文献】
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10 刁桂苓;张素欣;王俊国;李保昆;;不同震源机制地震的地面运动衰减[A];中国地震学会第十次学术大会论文摘要专集[C];2004年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 陈飞雪;网络的弹性与非弹性[N];中国计算机报;2005年
2 朱传镇 吴忠良;为避免“千古遗憾”[N];科技日报;2002年
3 张晓松陈菲;威力巨大 很难抗拒[N];人民日报;2008年
4 晓墨;综合减灾 规划预防[N];地质勘查导报;2007年
5 中国建筑标准设计研究所顾问总工蔡益燕;钢结构住宅设计中的若干问题[N];中国建设报;2002年
6 周济;同济教学科研综合楼获英国工程师学会大奖[N];建筑时报;2007年
7 张晓松陈菲;地震发生不能避免 抗震水平可以提高[N];新华每日电讯;2008年
8 本刊记者 陈欣 谷玉强;10″,可贵的攻关[N];秦皇岛日报;2010年
9 ;日本钢板桩护岸抗震设计方法[N];世界金属导报;2009年
10 于莘明;小胶垫岂能“隔离”大地震?[N];科技日报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王耀伟;平面不规则结构非弹性地震反应规律研究[D];重庆大学;2003年
2 门进杰;不规则钢筋混凝土框架结构基于性能的抗震设计理论和方法[D];西安建筑科技大学;2007年
3 毛燕;普洱、西双版纳地区壳幔速度结构与强震衰减预测研究[D];昆明理工大学;2011年
4 聂伟荣;多传感器探测与控制网络技术——地面运动目标震动信号探测与识别[D];南京理工大学;2002年
5 陈滔;基于有限单元柔度法的钢筋混凝土框架三维非弹性地震反应分析[D];重庆大学;2003年
6 霍汉斯(Hovhannes Mesropyan);采用弹簧橡胶隔离器的框架钢结构的振动响应研究[D];同济大学;2006年
7 王建民;基于概率的桥梁结构抗震性能研究[D];北京交通大学;2006年
8 魏巍;考虑非弹性及二阶效应特征的钢筋混凝土框架柱的强度问题与稳定问题[D];重庆大学;2004年
9 朱佳宁;型钢钢筋混凝土框架结构随机地震反应分析[D];西安建筑科技大学;2008年
10 郭恩;近断层强震地面运动的研究[D];北京工业大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 于子武;平面不规则框架结构抗震性能的研究与优化[D];西安建筑科技大学;2010年
2 刘高峰;平面不规则长形高层建筑结构扭转效应分析[D];兰州理工大学;2011年
3 王叶鹏;平面不规则框—剪结构扭转效应的研究[D];安徽建筑工业学院;2012年
4 郑毅;平面不规则结构静力弹塑性分析及抗震性能评估[D];西安理工大学;2010年
5 马良;高层建筑不规则结构扭转刚度对位移比限值影响的研究[D];新疆大学;2006年
6 张培培;平面不规则框架结构的设计及其抗震性能评估[D];湖南大学;2012年
7 李志慧;平面不规则高层建筑扭转效应研究[D];兰州理工大学;2008年
8 王墩;基于ANSYS的不规则钢筋混凝土框架结构弹塑性时程分析[D];新疆大学;2008年
9 占文峰;带底盘不规则高层建筑结构抗震性能分析[D];南昌大学;2007年
10 周莉莉;单多自由度体系R-μ规律对比分析中的若干问题[D];重庆大学;2009年
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