钢筋混凝土框架--剪力墙结构空间非线性地震反应分析与主动控制研究-结构工程专业论文.docxVIP

湖南大学结构工程专业博士学位论文摘 湖南大学结构工程专业博士学位论文 摘 要 本文研究钢筋混凝土框架一剪力墙结构的空间非线性地震反 应分析方法以及结构地震反应的主动控制算法。整体结构离散为以 梁、柱、墙为单元的空间模型。梁、柱构件采用可以模拟双向弯矩及 轴力相互作用的多弹簧杆单元模型，并采用静力凝聚法推导了多弹 簧杆单元的刚度矩阵。剪力墙采用可考虑中性轴移动的修正多垂直 杆单元模型，并将其进行改进，使之方便地用于空间非线性分析。 、7，本文采用三种分析模型对结构进行空间非线性地震反应分析： (1)整体结构空间杆系一层间模型；(2)竖向空问子结构模型；(3)超 级有限元模型。本文的空间力学模型可考虑应力集中区局部楼板非 线性变形的影响，可沿任意角度输入相互垂直的两个方向水平地震 分量。 本文提出了按振型能量大小确定结构振动主振型，进而确定结 构阻尼矩阵的方法。对竖向空间子结构法进行了改进，使竖向空间 子结构的划分更为简单，方便计算机自动作前处理，而结构内部可 处理复杂平、立面结构布置。将刚性楼板假定直接引入超级有限元， 构造三维非经典超级单元，用于框架结构非线性地震反应分析。考 虑时滞的补偿和控制力限值的影响，提出结构非线性地震反应的 △t最优采样预测控制。 在本文理论与方法的基础上，用Fortran语言编制了相应的分 析程序，并进行算例分析。算例结果证明了本文方法和程序的可靠 、 性。- 、／ ABSTRACTANALYSIS ABSTRACT ANALYSIS AND ACTIVE CONTROL OF NONLINEAR SEISMIC RESPONSES oF REINFORCED CoNCRETE SPATIAL FRAME—WALL STRUCTURES Jiang Jian Under Supervision of Prof．Zhou Yinsheng and Prof．He FangLong ABSTRACT This dissertation studies the theories and methods of anlysis and active control of nonlinear seismic responses of reinforced concrete spatial frame—wall structures．The structures are divided into elements of beams，columns and walls．The multi—spring ele— ments that can represent the inelastic characteristics of RC beams and columns subjected to biaxial bending and axial force interaction are used in this dissertation．The Multi— Vertical．Line Element Model(MVI．EM)that can reflect the movement of the neutral axis of shear--wall section is improved and used for simulating the mechanical character—+ istics of RC walls，so that the improved MV[。EM can be conveniently used for repre— scnting the 3-D characteristics of unplane shearwall． Three models of 3-D analysis of nonlinear seismic responses of structures are used： (1)3-D combined member—story model of global structure；(Z)vertical direction spatial substructure model；(3)super finite element model．In the 3-D mechanical models，the effects of deformation of local floor and the propagational direction of 2-D earthquake is considered． ’Fhis dissertation presents the method of calculating the structure damping matr