高层建筑工程结构.doc

研 究 生 课 程 论 文 (-第二学期) 框架剪力墙结构弹塑性时程分析 硕士：叶嘉彬 提交日期： 9月4日 硕士署名： 学 号 学 院 土木和交通学院 课程编号 B0814007 课程名称 高层建筑结构 学位类别 博士 任课老师 韩小雷 老师评语： 成绩评定： 分 任课老师署名： 年 月 日 框架剪力墙结构弹塑性时程分析 叶嘉彬16级土交博士班 摘要：本文对高层建筑弹塑性时程分析进行了介绍,包含其理论、优缺点和基础方法，并采取通用有限元软件ABAQUS对一简单框架剪力墙结构进行计算，进行模态分析和时程分析。 关键词：框架剪力墙结构 ABAQUS 弹塑性时程分析 序言 伴随大家加深了对弹塑性分析认识，和计算机硬件和软件技术飞速发 展，为动力弹塑性分析迎来了愈加大发展时机。现在中国很多高校和部分大 设计院和部分专业咨询企业全部在大力开展动力弹塑性分析研究工作。 高校研究偏重于理论，设计院和专业咨询企业则更重视于方法实用性研究， 从生产需求开始，真正致力于一项专题应用技术开发。 二十世纪到二十一世纪多年来，各国研究人员一直在发展弹塑性分析电脑软件。DRAIN-2D 在国外是较先发展平面弹塑性分析程序，而DRAI-3D、IDAR全部是基于DRAIN -2D 上开发而来，她们能够进行静力弹塑性分析、动力弹塑性分析，但功效较少，在恢复力模型方面比较粗线条，不能全方面反应混凝土滞回性能。科研人员发展CANNY程序，对框架梁柱节点梁、柱塑性铰模型模拟两端弹簧等效梁单元，对剪力墙模拟多弹簧模型，混凝土楼板模拟刚性板单元，弹塑性振动分析，程序静态分析、动态分析，动力时程响应等。 ETABS-SAP电脑分析软件利用塑性铰模型来模拟框架梁柱和剪力墙进行静力弹塑性分析，还提供了结果分析功效和动力弹塑性计算分析能力。而通用有限元分析软件ABAQUS，则含有在循环荷载作用下混凝土模型模拟和混凝土损伤模型愈加好性能，适适用于基于动态弹塑性有限元分析软件平台上复杂结构分析。而在中国，清华大学研发了地震弹塑性反应分析软件NTAMS，利用塑性铰模型来模拟梁屈曲形态，剪力墙结构则能够考虑采取和剪切屈服多弹簧模型仿真框架来模拟，完成了静态和动态高层建筑弹塑性分析。中国建筑科学研究院工程部研究EPDA弹塑性动力响应分析软件，开发出利用纤维模型模拟钢和钢筋混凝土梁柱节点，剪力墙利用弹塑性壳单元来模拟，进行高层结构静力和动力弹塑性计算。 2.中国外高层建筑弹塑性分析研究现实状况和未来发展 中国拥有长达4000余年连续地震活动统计历史，这是全世界所罕见。中华民族漫长历史进程中，面对地震威胁，曾经有过很多出色结构抗震实践。进入20世纪以后，伴随近代科学逐步引入，尤其是新中国成立后60多年来连续稳定和平建设，为中国抗震工程发展提供了关键条件。这60年来，前后颁布了59、64、74/78、89、及等6版抗震设计规范，对降低地震损失，保障人民生命财产安全，起到了极大推进作用。 中国抗震规范发展不停吸收中国外相关学科必威体育精装版进展，尤其是“89版抗震规范”明确提出了3水准设防（小震不坏，中震可修，大震不倒），“办抗震规范”深入吸纳了弹塑性静力推覆分析（Pushover），隔震、消能减震等抗震技术，“抗震规范”5.5.2条要求，对于8度Ⅲ、Ⅳ类场地和9度时，高大单层钢筋混凝土柱厂房横向排架、7～9度时楼层屈服强度系数小于0.5钢筋混凝土框架结构和框排架结构、高度大于150m结构、甲类建筑和9度时乙类建筑中钢筋混凝土结构和钢结构、采取隔震和消能减震设计结构应进行弹塑性变形验算；对于7度三、四类场地和8度乙类建筑中钢筋混凝土结构和钢结构、板柱-抗震墙和底部框架砌体房屋、高度小于150m高层钢结构、不规则地下建筑结构及地下空间综合体宜进行弹塑性变形验算。《高层建筑混凝土结构技术规程》5.1.13条也要求，对于B级高度高层建筑结构和复杂高层建筑结构，如带转换层、加强层及错层、连体、多塔结构等，宜采取弹塑性静力或动力分析方法验算微弱层弹塑性变形。全部这些全部表现出了现在国际上得到极大关注基于性能抗震设计思想部分关键内容。当然，不可否认，因为很多原因，中国现在抗震工程实践还有着很多不足，这需要全体结构抗震工作者长久和艰苦努力。伴随计算机性能不停提升，和计算力学发展，非线性分析软硬件工具已经变得日益成熟。尤其是纤维模型，分层壳模型等微观精细化模型实用化后，以现在计算工具和手段，对于通常结构弹塑性分析，已经完全能够满足工程相关需求。不过因为各方面原因，工程人员还不熟悉，或不愿意采取弹塑性计算。尽管如此，结构弹塑性分析已经是大势所趋，多年来发生过强地震国家和地域，如