基于钢框架-混凝土核心筒结构的拟三维弹塑性地震反应分析

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1、北京工业大学硕士学位论文钢框架-混凝土核心筒结构的拟三维弹塑性地震反应分析姓名：高艳春申请学位级别：硕士专业：结构工程指导教师：杜修力20070501摘要捅要目前，外钢框架一内混凝土核心筒混合结构体系在我国高层及超高层建筑中得到越来越广泛的应用。但我们对这种混合结构体系的理论研究在一定程度上还落后于工程实践，还没有一套这类结构的抗震设计方法与安全保障体系。因此，本文主要针对钢框架一混凝土核心篱混合结构体系的弹塑性地震反应分析模型及分析方法展开研究，旨在为进一步深入研究整个结构的抗震性能及抗震设计方法

2、奠定基础。本文研究工作的主要内容有以下几部分：1．鉴于钢框架一混凝土核心筒混合结构与框架一剪力墙结构相似的特点，参照框架一剪力墙协同工作模型的基本思路，建立了钢框架一混凝土核心筒混合结构的二维弹塑性地震反应分析模型，并利用刚度等效的原则对混凝土核心筒进行了平面简化。2。在分析混合结构中的钢框架、混凝土核心筒以及它们之间的纵向连粱的受力和变形特性的基础上，参考大型平面建筑结构非线性分析程序DRAIN．2D中的模型以及有关核心筒的最新研究成果，合理的选取了这些构件的非线性分析模型。3，在此平面二维分析模

3、型的基础上，加入钢框架和混凝土核心筒之间的横向钢梁的空间约束作用，横向梁的这种空间效应可以用弹性的竖向弹簧和转动弹簧来模拟，本课题在考虑竖向弹簧作用的基础上，再考虑转动弹簧的作用，建立了该混合结构的拟三维弹塑性地震反应分析模型，并合理考虑了横向梁的单元形式，即一端与混凝土核心筒铰接，另一端与钢框架刚接。4．应用所建立的平面二维和拟三维分析模型，给出了该混合结构的平面二维及拟三维弹塑性地震反应分析方法，在大型平面建筑结构非线性动力反应分析专用程序DRAIN-2D的基础上，编制了横向梁单元程序，并作为其

4、中的一个新单元，用于该混合结构的拟三维弹塑性地震反应分析。5．文中还通过算例对比分析了上述二维、拟三维弹塑性地震反应分析方法的计算结果。算例分析表明：采用考虑横向梁空间竖向和扭转约束作用的拟三维分析方法更合理。关键词；混合结构；拟三维模型；弹塑性；地震反应分析；横向梁单元ABSTRACTAtpresent,theexternalsteelflame-internalconcretetubehybridstructureshavebeenappliedtothetallbuildingsandsupe

5、r-tallbuildingsmoreandmorewidelyinOLRrcounb'y．However,thetheoreticalstudyOnthestnlOtl艄fallsbehindtheengineeringpl"ac啦ceatacertainextent,andthereisnotasetofseismicdesignmethodandsecuritysystemforsuchstructur锚uptonow．Therefore,theelastic-plastic-seismicr

6、esponseanalysismodelandmethodforsteelframe-ceneretetubehybridstructuresatepresentedinthispaper．WhichwillbeafoundationforthefurtherthoroughresearchOlltheseismicbehavioranddesignmethodofthehybrid刚nlctl】res．Themajorresultsoftheresearchworkarcsmnmarizedasf

7、ollows：1．Atwo-dimensionalelastic-plasticseismicresponse锄lysismodelforthesteel向tlne-eoncretetubehybridstructuresisproposedbasedonthesimilarityofthehybridstIuctm'esandtheframe-shirrwallshalcturcs。andtheconcreteisfarthersimplifiedtoaplanarwallusingtheprin

8、cipleofstiffnessequivalenceinthismodel．2．Inpresentpaperbyanalyzingthemechanicsanddeformationbehaviorofthesteeiflame,concretetubeandlongitudinalbeambetweentheminthehybrid刚nl咖s．andconsultingthemodelinthelargenonlinearanalysisprogramDRAIN-