非规则高层钢结构地震反应与减震分析

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近年来,随着科学技术的不断发展,人们生活水平的不断提高,逐渐对千篇一律的建筑造型产生审美疲劳,因此各种形式新颖、独特的不规则高层建筑应运而生。特别是近年来,各种建筑钢材的推广和普及,人们利用钢材具有材质均匀,强度高,延性好的优良性质,建造各种各样的不规则高层钢结构建筑。众所周知,地震对建筑会造成严重破坏,特别是强震,动辄造成数以亿计的财产损失,人员伤亡就更不用赘述了。因此对不规则高层钢结构地震反应和消能减震分析是非常有必要的。  本文首先介绍了地震的破坏机理、钢结构的优点以及发展现状、不规则抗震的研究现状和三种常见的抗震分析理论。然后利用大型有限元分析软件SAP2000对某高层钢建筑结构进行模态分析、反应谱分析、线性时程分析、非线性时程分析以及消能减震分析。最后得到该结构的楼层位移和层间位移角,并通过楼层位移、层间位移角和塑性铰位移来分析结构薄弱环节。  主要内容如下:  (1)本文利用SAP2000建立了不设置横向支撑(第一种结构模型)和设置横向支撑(第二种结构模型)的有限元模型,通过模态分析得到该结构前12阶自振周期和质量参与系数等数据,同时为进一步研究其特性提供依据。  (2)在多遇地震下对第一种结构模型和第二种结构模型体系进行反应谱分析和弹性时程分析。  (3)本文对第二种结构模型进行了罕遇地震下的非线性时程分析得到了该结构的地震响应数据,同时分析塑性铰位置的合理性,是否符合强柱弱梁要求。  (4)通过在第二种结构模型设置粘弹性阻尼器来研究结构在非线性时程分析下的减震效果。  
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