超限高层建筑弹塑性时程分析的关键问题研究及应用

作     者：王剑虎 

作者单位：浙江大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈水福

授予年度：2015年

学科分类：081405[工学-防灾减灾工程及防护工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：超限高层 时程分析 导入模型 本构子程序 频谱特性 

摘      要：随着我国经济与城市化进程的飞速发展,众多摩天大楼如雨后春笋般在神州大地上涌现,超限高层建筑就是其中的一类。由于在经济效应和社会功能上的特殊性,我国抗震规范对超限高层建筑提出了更加严格的要求,并将动力弹塑性时程分析作为其抗震设计的重要补充。因此近十多年来,针对动力弹塑性时程分析的研究已成为抗震工作者的重要课题。本文从当前弹塑性时程分析的几个关键问题出发,提出了效率更高的建模方法以及单元类型与地震波的选择建议;开发了一种能够用于杆系单元的混凝土材料本构子程序,以完善计算软件的不足;进行了高层建筑典型算例和超限高层建筑工程实例的验证和分析。 首先,提出了一种改进的模型导入方法。利用ANSYS参数化编程系统,编制了能将设计软件导出的原始模型进行修改并自动生成ABAQUS格式文件的程序,解决了原始模型中ABAQUS不能识别或处理不当从而影响计算率和收敛性的问题,弥补了ABAQUS不能对模型进行参数化修改的缺陷。在构件的模拟方式上采用了一种新的壳单元类型模拟剪力墙,能够在保证计算精度的前提下有效提供计算效率。 基于ABAQUS的二次开发平台,编制了混凝土损伤本构子程序C01。在轴压与往复横向加载模拟试验中体现出了刚度、强度退化与滞回捏拢的特性,通过在典型算例和工程实例中的应用,验证了该子程序的适用性和有效性。 通过对比三条频谱特性不同的地震波作用于同一框剪结构时的地震响应,研究了频谱曲线中的加速度峰值及对应周期范围对地震响应的影响。结果显示,加速度峰值对应的周期范围对结果的控制作用更大,而加速度峰值本身对响应结果的影响较小。由此提出建议：选取地震波时可以适当放宽对谱曲线加速度峰值的要求。 最后,将本文的研究成果应用于一幢超限超高层建筑的工程实例中,进一步考察和验证了本文提出的方法的应用效果。