带有消能支撑的大型火力发电厂房纵向框架地震反应分析

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消能支撑框架作为一种新型的消能减震结构形式,不是采取传统的“强化”主体结构的抗震思路,而是在一跨或几跨框架柱间增设消能阻尼装置,通过消能支撑体系的非弹性变形以耗散地震能量,使结构地震反应得到大大的衰减,从而保证了主体结构在强震中的安全,因此消能支撑是一种安全可靠的结构减震体系。但到目前为止,对这类结构体系抗震性能的研究相对较少,尤其是对不同布置形式的消能支撑研究则更少,因此,对带有不同形式消能支撑的框架地震反应进行研究具有重要的意义。本文以某带有消能支撑的大型火电厂框架为研究对象,采用经验证的数值模拟方法分别对普通纯框架结构模型和X型、K型两个不同布置形式的消能支撑框架结构进行了分析,并深入的研究了其变形性能、塑性铰的出现位置及发展顺序、破坏过程及特征以及消能支撑结构的抗震性能。研究结果表明,在纯框架基础上增设消能支撑不仅能提高结构的抗侧移刚度,而且还能有效地改善结构在罕遇地震作用下的抗震性能;此外经过分析比较,可得X型支撑较K型支撑抗震性能良好;且本文模拟结论符合原试验结果规律,因此所用模拟方法可作为此类结构的一种合理可靠且数据可信的计算方法,可以对类似的问题进行研究分析。
摘要第2-3页
ABSTRACT第3页
1 绪论第6-25页
    1.1 选题背景及研究意义第6-7页
    1.2 结构减震控制的研究及应用状况第7-9页
    1.3 结构被动减震控制的研究与发展第9-11页
        1.3.1 基础隔震结构第9-10页
        1.3.2 吸震减震结构第10-11页
    1.4 消能支撑框架的研究与应用状况第11-13页
        1.4.1 金属消能阻尼器的工作原理第11页
        1.4.2 消能支撑框架结构的应用研究与发展第11-13页
    1.5 消能支撑框架结构体系抗震设计方法研究第13-23页
        1.5.1 结构体系设计的一般原则及《建筑抗震设计规范》要求第13-15页
        1.5.2 减震器的类型和等效阻尼及刚度第15-16页
        1.5.3 消能支撑的计算模型第16-18页
        1.5.4 主体框架结构的计算模型第18-19页
        1.5.5 消能支撑结构体系设计方法第19-21页
        1.5.6 消能支撑的地震反应的振型分解法第21-22页
        1.5.7 消能支撑结构的变形验算第22-23页
    1.6 本文的主要研究内容和目标第23-25页
2 消能支撑结构抗震性能数值模拟有限元模型第25-35页
    2.1 材料的本构模型第25-28页
        2.1.1 混凝土本构模型及应力应变关系第25-27页
        2.1.2 钢支撑斜杆的本构关系第27页
        2.1.3 阻尼装置的恢复力模型第27-28页
    2.2 破坏准则第28-30页
    2.3 收敛准则第30-31页
    2.4 钢筋混凝土有限元模型第31-32页
    2.5 ANSYS 建模第32-35页
        2.5.1 单元类型的选取第32-35页
3 试验介绍及模拟方法的验证第35-40页
    3.1 原试验情况介绍第35-36页
        3.1.1 模型设计第35-36页
        3.1.2 加载制度第36页
    3.2 模拟验证模型第36-37页
        3.2.1 ANSYS 有限元建模第36-37页
        3.2.3 计算工况第37页
    3.3 试验试件与模拟模型计算结果的对比分析第37-39页
        3.3.1 试验试件与模型出现塑性铰的位置及顺序对比分析第37-38页
        3.3.2 结构各层的侧移对比分析第38-39页
    3.4 本章小节第39-40页
4 消能支撑框架足尺结构地震反应分析第40-61页
    4.1 计算结构第40-41页
    4.2 有限元分析模型第41-42页
    4.3 地震波的选取与计算工况第42-44页
    4.4 消能支撑框架结构的模态分析第44-46页
        4.4.1 对三种结构进行模态计算第44-45页
        4.4.2 对三种结构进行模态分析第45-46页
    4.5 消能支撑框架结构地震反应分析第46-59页
        4.5.1 消能支撑对主体结构侧移的影响第46-49页
        4.5.2 层间位移与层间最大位移角的比较第49-50页
        4.5.3 消能结构体系塑性铰发展顺序第50-53页
        4.5.4 层间总剪力在抗震支撑和框架之间的分配关系第53-59页
    4.6 计算结果的讨论第59-61页
5 结论第61-63页
    5.1 结论第61页
    5.2 展望第61-63页
致谢第63-64页
参考文献第64-66页
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