【摘 要】
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楼面反应谱是非结构部件抗震设计的一个重要参考。目前的非结构部件抗震设计所用的楼面反应谱大多为一代反应谱,即不考虑非结构部件与主结构的耦合作用。而在实际地震发生时,主结构与非结构部件（即子结构）之间存在复杂的动力相互作用,如果不考虑这种相互作用,有可能使设计偏于不安全,也可能会过于安全而造成巨大浪费。故本文针对钢框架、中心支撑钢框架以及偏心支撑钢框架三类典型建筑钢结构,考虑主结构与子结构间动力耦合作
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楼面反应谱是非结构部件抗震设计的一个重要参考。目前的非结构部件抗震设计所用的楼面反应谱大多为一代反应谱,即不考虑非结构部件与主结构的耦合作用。而在实际地震发生时,主结构与非结构部件（即子结构）之间存在复杂的动力相互作用,如果不考虑这种相互作用,有可能使设计偏于不安全,也可能会过于安全而造成巨大浪费。故本文针对钢框架、中心支撑钢框架以及偏心支撑钢框架三类典型建筑钢结构,考虑主结构与子结构间动力耦合作用,分别对其楼面加速度反应谱特性进行了分析。主要研究内容如下:1.建立了考虑主-子结构耦合作用的钢结构体系的简化力学模型,运用结构动力学知识进行了频域求解分析;根据推导结果,编写MATLAB程序,分析了主子结构质量比、周期比及子结构阻尼比变化对主、子结构地震作用下最大加速度响应的影响;2.在ETABS软件中建立了一栋典型的10层钢框架结构有限元模型。考虑两种工况:模型一为考虑主子结构耦合作用的模型,模型二为不考虑主子结构耦合作用的模型。子结构简化为单自由度体系,由一根方形钢柱与顶部的点质量组成。通过改变子结构顶部的点质量大小、钢柱材料弹性模量及子结构所在楼层位置,对主子结构质量比、刚度比及子结构所在楼层位置三个方面的影响因素进行了耦合分析,研究了三种因素对体系的楼面加速度反应谱特征的影响,并给出是否需要考虑主子结构间耦合作用的质量比界限;3.从美国CESMD强震数据库中选取了69栋实际钢结构建筑在386次强震下的强震反应观测数据,包括钢框架、中心支撑钢框架及偏心支撑钢框架三类典型钢结构。对选取的数据开展了全面分析,得到不同类型钢结构的楼面加速度谱及楼面加速度放大系数。分析总结了三类钢结构楼面加速度反应谱特征及放大系数沿结构高度的变化规律,给出三类钢结构加速度放大系数沿高度变化的拟合曲线。4.将理论分析结果与有限元分析结果与实际强震观测数据分析结果进行对比,验证理论分析结果及有限元分析结果的正确性,进一步总结分析给出了钢结构楼面谱的特征及规律,根据楼面加速度反应谱数据拟合得到拟合设计谱。
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