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中日建筑结构抗震设计规范中关于底部剪力法的比较研究

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中日建筑结构抗震设计规范中关于底部剪力法的比较研究

作者：杜晓丹石家庄铁道大学

学位级别：硕士

结构抗震设计相关规范,在很大程度上能体现出该国家的抵抗地震灾害的实践工程经验和科学研究水平。先进的抗震设计理念可以很好的减轻震害、降低工程造价成本。首先我们要正确认识我们国家在抗震设计方面存在的不足之处,进而在发展的同... 详细信息

结构抗震设计相关规范,在很大程度上能体现出该国家的抵抗地震灾害的实践工程经验和科学研究水平。先进的抗震设计理念可以很好的减轻震害、降低工程造价成本。首先我们要正确认识我们国家在抗震设计方面存在的不足之处,进而在发展的同时海纳百川,汲取其它国家在抗震方面的先进理论,从而博采众长,使我国的建筑抗震设计规范更加完善。本篇论文在对中国的GB50011-2010版和GB50011-2001版《建筑结构抗震设计规范》(下文简称《10规范》和《01规范》)的相关条文相比较进行研究,再对日本的建筑抗震设计规范的主要条文进行了简单的介绍,最后举了一个八层的混凝土框架结构,并对此结构进行了抗震设计计算,经对比分析,得出以下结论和规律:(1)随着建筑抗震设防烈度的增大,中国10规范和中国01规范计算得出的底部剪力值、楼层剪力值、楼层位移值都呈增大趋势。不同的是中国的01规范的底部剪力值在第I类场地都大于10规范的底部剪力值。在Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类场地的时候,中国01规范和10规范计算得出的底部剪力值相同,并且随着场地土质越来越软,底部剪力值也急剧增大。(2)随着场地土质越来越软,中国10规范和中国01规范计算得出的楼层剪力值、层间位移值都在增加。只有在I类场地时中国新旧规范计算得出的楼层剪力值、层间位移值不同。中国01规范计算得出的楼层剪力值以及层间位移值都大于中国10规范计算值。(3)在同一建筑抗震设防烈度以及相同的场地类别下,中国01规范和中国10规范计算得出的楼层剪力值和层间位移值随着楼层高度的增加而减小。在I类场地时,随着楼层高度的不断变大,中国10规范计算得出的楼层剪力值、层间位移值始终小于中国01规范计算值。(4)随着建筑抗震设防烈度的增大,中日规范计算得出的底部剪力值、楼层剪力值、层间位移值也都变大。不同的是日本规范计算得出的底部剪力值、楼层剪力值、层间位移值增长速度比中国规范计算得出的增长速度快。随着场地土质越来越软,日本的底部剪力值先是呈增加状态,随后保持不变,而中国规范的底部剪力值是一直在增大的。(5)随着场地土质越来越软,中日规范计算得出的楼层剪力值、层间位移值都在增加,但是中国规范计算得出的楼层剪力值、层间位移值增大速度大于日本规范计算值的增大速度。(6)相同建筑抗震设防烈度和相同场地类别下,随着楼层高度的增加,中日规范计算得出的楼层剪力值、层间位移值都在减小。不同的是日本规范计算得出的楼层剪力值减小速度小于中国规范计算得出的楼层剪力值减小速度。日本规范计算得出的层间位移值减小速度在I、II类场地类别下,大于中国规范计算得出的层间位移值减小速度。日本规范计算得出的层间位移值减小速度在Ⅲ、Ⅳ类场地类别下,与中国规范计算得出的层间位移值减小速度相同。

关键词：建筑结构抗震设计中国规范日本规范中日对比 RC框架结构底部剪力层间位移楼层剪力

钢筋混凝土框架顶部钢结构加层层数对结构抗震性能影响研究

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世界地震工程 2013年第4期29卷 20-25页

作者：宋建学程河山王非郑州大学土木工程学院河南郑州450001 郑州大学综合设计研究院河南郑州450002

以工程实例为背景,研究了一个4层钢筋混凝土框架的顶部增加了不同层数的钢框架后,结构抗震性能指标的变化规律,包括结构周期和频率,以及多遇地震下楼层的最大水平位移、层间位移角、层间剪力等。结果表明,可以根据不同加层设计方案相应... 详细信息

以工程实例为背景,研究了一个4层钢筋混凝土框架的顶部增加了不同层数的钢框架后,结构抗震性能指标的变化规律,包括结构周期和频率,以及多遇地震下楼层的最大水平位移、层间位移角、层间剪力等。结果表明,可以根据不同加层设计方案相应的最大层间位移角确定最大加层层数;加层结构层间位移角最大值常出现在加层结构顶部第2层,而原结构下部某一层位也可能在加层后演化成整体结构的薄弱层。加层越多,底层层间剪力值反而越小,这一规律可以为被动抗震设计提供一种新思路。

关键词：土木建筑工程设计数值分析加层设计底部剪力层间位移角

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中美欧建筑结构抗震设计对比

应用力学学报 2020年第5期37卷 2288-2296,I0031,I0032页

作者：张艳青符瑞安韩石曾剑花李德柱石家庄铁道大学省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室石家庄050043 石家庄铁道大学土木工程学院石家庄050043 中铁第四勘察设计院集团有限公司武汉430063 中国港湾工程有限责任公司北京100015 中铁九局集团有限公司大连分公司大连116000

抗震设计规范的制定与各国的建筑抗震设防水准及结构设计可靠度水平有关,同时还与各国的技术发展水平、经济实力和行政决策紧密相关,因此,各规范之间存在着显著的差别。本文从抗震设防等级与设防目标、地震作用计算与反应谱曲线等方面... 详细信息

抗震设计规范的制定与各国的建筑抗震设防水准及结构设计可靠度水平有关,同时还与各国的技术发展水平、经济实力和行政决策紧密相关,因此,各规范之间存在着显著的差别。本文从抗震设防等级与设防目标、地震作用计算与反应谱曲线等方面对中美欧抗震设计规范的差异进行了分析,详细阐述了三本规范之间的差别。按照三本规范中的有关条文,通过变换基本参数确定同一地区、相同场地条件下的反应谱曲线,根据计算结果对比分析了中美欧抗震规范中设计地震作用的取值标准。针对同一建筑结构,根据三本规范分别计算了结构的底部总剪力以及各层的剪力分布。结果表明,中国规范较欧洲规范偏于保守,与美国规范的差别与结构体系有关。该研究为我国建筑抗震设计规范的修订人员及抗震设计研究人员了解熟悉国外的抗震规范提供了帮助,有助于今后我国抗震规范与国际接轨。

关键词：抗震设防反应谱地震作用计算底部剪力

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不同地震动作用下高层钢框架非线性时程分析

城市建筑 2023年第10期20卷 218-220页

作者：张崇静东营阔通建设工程有限公司

随着我国建筑技术的快速发展,高层钢框架建筑如雨后春笋般涌现,其抗震安全日益引起人们的重视。本文以典型高层钢框架结构为研究对象,应用MATLAB程序开发出高层钢框架结构整体有限元非线性计算模型,通过与软件ANSYS所建整体模型进行对比... 详细信息

随着我国建筑技术的快速发展,高层钢框架建筑如雨后春笋般涌现,其抗震安全日益引起人们的重视。本文以典型高层钢框架结构为研究对象,应用MATLAB程序开发出高层钢框架结构整体有限元非线性计算模型,通过与软件ANSYS所建整体模型进行对比,发现两者计算结果无明显的差别,说明本文所建计算模型是可靠的。在此基础上,开展不同地震动作用下高层钢框架非线性时程分析,研究发现随着地震强度增大,钢框架的位移反应和底部剪力并非呈线性增大,特别是在天津波作用下部分楼层的位移反应存在突变的情况,因此开展高层钢框架非线性时程研究对于保证钢结构工程安全性有十分重要的现实意义。

关键词：高层钢框架非线性位移底部剪力 MATLAB

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基底隔震结构的直接能量法

工程力学 1999年第A3期3卷 598-603页

作者：刘平扬州大学土木系

本文求得了建筑基底隔震结构设计中能量方法的直接解析解答，避免了繁琐的迭代求解过程。

关键词：隔震结构底部剪力能量原理直接法解析解

钢筋混凝土框架顶部钢结构加层不同工况抗震性能研究

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工程抗震与加固改造 2014年第2期36卷 66-71页

作者：宋建学程河山王非郑州大学土木工程学院河南郑州450001 郑州大学综合设计研究院河南郑州450002

以实例工程为背景,在模型验证的基础上,采用数值分析的方法,研究了钢筋混凝土框架顶部进行钢结构加层时,底部既有钢筋混凝土框架层数、加层钢框架层数以及加层柱截面尺寸变化等对结构抗震性能的影响。分析表明,可以根据建筑最大层间位... 详细信息

以实例工程为背景,在模型验证的基础上,采用数值分析的方法,研究了钢筋混凝土框架顶部进行钢结构加层时,底部既有钢筋混凝土框架层数、加层钢框架层数以及加层柱截面尺寸变化等对结构抗震性能的影响。分析表明,可以根据建筑最大层间位移角限值,确定最大加层层数和最小加层柱截面尺寸。加层结构层间位移角最大值常出现在加层结构顶部第2层,而原结构下部某一层位也可能在加层后演化成整体结构薄弱层。加层越多,底层层间剪力值反而越小;实际工程中可以在结构顶部设计较柔的顶层(人工耗能层),以减少底部地震剪力,实现被动抗震目的。

关键词：数值分析底部剪力加层层间位移角

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混凝土框架结构的地震作用计算方法的研究

混凝土框架结构的地震作用计算方法的研究

作者：霍向阳河北农业大学

学位级别：硕士

随着科学的发展,技术的革新,混凝土框架结构的抗震也越来越引起人们的关注。本文通过混凝土框架结构的地震作用计算方法的分析研究,阐述了地震作用计算方法的发展,以及框架在地震作用下的受力特点。重点研究了三种常见地震作用的计算方... 详细信息

随着科学的发展,技术的革新,混凝土框架结构的抗震也越来越引起人们的关注。本文通过混凝土框架结构的地震作用计算方法的分析研究,阐述了地震作用计算方法的发展,以及框架在地震作用下的受力特点。重点研究了三种常见地震作用的计算方法,为更好地对框架结构进行抗震设计提供理论支持。本文共分为六章内容,第一章主要阐明了本课题研究的背景、意义及内容,介绍了混凝土框架结构的发展以及当前建筑物中的应用,引出地震作用对于现代生活的影响,以及对于混凝土框架结构的破坏,提出了本文研究的目的。第二章主要详细介绍了三种地震作用计算方法,底部剪力法、反应谱法、时程分析法,通过具体介绍三种方法的使用条件,使用范围以及使用方法,对三种方法进行深度的研究,从方法的来源,推导进行分析具体论述。对以下几章几种方法的运用做出理论支持。第三章主要通过建立十层框架模型,实际分析模型的模态,了解结构的基本动力特性,并通过理论计算得出底部剪力法计算结果,以及运用SAP2000分析软件,运用反应谱函数分析出该模型的具体数据。第四章主要在已经建立好的模型基础之上进行时程分析法,通过输入不同的五种波形,重点的对比分析不同情况下的模型的位移、速度、加速度、内力等数据的变化。通过曲线、表格的形式直观的表现出来。第五章主要是在前几章的数据结果基础上对比三种地震作用计算方法的优劣,以及应用范围,得出相应的结论。第六章主要阐述本论文总的结论,进一步提出需要研究的问题。通过本文研究分析,结果表明,在框架结构的地震作用计算的三种方法中,底部剪力是最为简单但是结果却是偏于保守的方法,仅用于手工计算。反应谱法的思路清晰,应用较为广泛,但是由于加速度反应中的最大值没有考虑其他因素,仅依靠反应谱的统计得到振型统计,所以计算结果并不是很精确。最为精确实用的应为时程分析法,但是不同的地震波得到的计算结果存在一定的规律性,即当建筑物的自振周期与场地土卓越周期接近时,其地震反应就大,计算结果就大,当建筑物的自振周期与场地土卓越周期相差很大时,其地震反应就小,计算结果就偏小。因此,在进行结构设计时要充分考虑到场地的卓越周期和自振周期的关系,避免发生共振现象。

关键词：混凝土框架地震作用计算 SAP2000 底部剪力反应谱时程分析

筏板基础钢框架模型的土与结构动力相互作用研究

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筏板基础钢框架模型的土与结构动力相互作用研究

作者：鲁华伟湖南大学

学位级别：硕士

我国地震带分布广泛，是地震多发区，几乎每年都有地震造成的重大损失。就现在的建筑而言，很少有建筑直接建立在基岩上，绝大多数建筑建立在土层之上。对于基础与土接触的建筑，土―结构相互作用（简称SSI）将会影响结构的受力，基础... 详细信息

我国地震带分布广泛，是地震多发区，几乎每年都有地震造成的重大损失。就现在的建筑而言，很少有建筑直接建立在基岩上，绝大多数建筑建立在土层之上。对于基础与土接触的建筑，土―结构相互作用（简称SSI）将会影响结构的受力，基础振动时发生时的土与结构相互作用称为土―结构动力相互作用（简称SSDI），SSDI会直接影响结构的动力特性。对于与基础接触的土体比较软的结构，土―结相动力互作用对结构的影响比较显著。SSDI影响的大小利弊与结构和土的相对特性有很大关系，如上部结构与地基相对刚度比（简称相对刚度比）。目前国内抗震规范对土与结构动力相互作用的规定比较粗糙，只是简单的采用与周期相关的折减系数法计算地震作用下的动力响应，并没有考虑结构与土的相对特性。这就导致，计算出来的结构动力响应偏小(与刚性地基假定相比)，然而实际情况是，结构的响应也有增大的可能，这会使得考虑土与结构动力响应的结构有可能处于不安全的状态。针对于这种现状，本文主要研究上部结构与地基相对刚度比对结构的动力特性以及动力响应的影响，重点是结构的自振周期和结构的底部剪力随相对刚度比的变化规律。本文的试验模型是一个6层的一跨一开间的钢框架，采用对比试验，即刚性地基上的模型激振试验与柔性地基（土）上的模型激振试验。通过改变层间斜撑改变上部结构的刚度，从而改变上部结构与地基相对刚度比。两个对比试验除地基不同外，别的条件完全一致，在动力激振下的不同反应，即是由土与结构动力相互作用引起的。试验结果显示，上部结构与地基相对刚度比对结构的自振周期与结构的底部剪力影响最大。当相对刚度比大于0.3时，由于地基土相对于上部结构较软，地面震动时，地基土能起到滤波作用，从而导致上部结构的底部剪力减小;当上部结构与地基相对刚度比小于0.3时，上部结构容易与地基土发生共振，从而导致结构的底部剪力増大，应当引起足够的重视。

关键词：土与结构相互作用模型试验相对刚度比自振周期底部剪力

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新型多层框排架结构工业厂房的耗能减震研究

新型多层框排架结构工业厂房的耗能减震研究

作者：梁碧云南京理工大学

学位级别：硕士

目前,在我国苏南地区出现了一种新型多层框排架结构工业厂房。虽然国内外已对单层排架结构工业厂房进行了许多研究,但对于这种新型多层框排架结构工业厂房的研究较少,特别是对该结构体系耗能减震方面的研究尤其缺乏,并且我国相关规范也... 详细信息

目前,在我国苏南地区出现了一种新型多层框排架结构工业厂房。虽然国内外已对单层排架结构工业厂房进行了许多研究,但对于这种新型多层框排架结构工业厂房的研究较少,特别是对该结构体系耗能减震方面的研究尤其缺乏,并且我国相关规范也没有关于这种新型多层框排架结构的内容,这就出现了对该结构体系的研究远落后实际工程应用的情况。因此,对新型多层框排架结构工业厂房耗能减震方面进行研究具有重要的现实意义。本文通过采用ANSYS有限元软件对新型多层框排架结构工业厂房进行动力时程计算和分析,得到了以下结论：1.根据新型多层框排架结构工业厂房的特点,兼顾经济性,研制开发了适用于该结构的新型S型耗能减震连接器,并对其进行了性能试验,得到新型S型耗能减震连接器试验骨架曲线与有限元仿真骨架曲线。2.在多遇地震和罕遇地震作用下,对新型多层框排架结构工业厂房原结构和所有节点均安装新型S型耗能减震连接器的结构进行了大量的数据分析比较。所有节点均安装新型S型耗能减震连接器后结构的水平位移、层间位移角、柱子的底部剪力均有显著减小,具有明显的减震效果。3.与所有节点均安装或每跨纵向梁两端板安装新型S型耗能减震连接器这两种方案相比,底部两层安装新型S型耗能减震连接器的减震效果略有下降,但其优点在于只需设置预制预应力双T板耗能减震连接器,无需设置预制预应力马鞍板耗能减震连接器,且与所有节点均安装新型S型耗能减震连接器的情况相比,耗能减震连接器的使用数量减少1/5。4.新型S型耗能减震连接器在每跨纵向梁两端板安装的结构与所有节点均安装的情况相比,虽然总体上减震效果略有减弱,但与所有节点均采用焊接连接的原结构相比,具有明显的减震效果,且新型S型耗能减震连接器的使用数量减少1/3,减少的数量极为可观。因此,每跨纵向梁两端板设置新型S型耗能减震连接器是这种新型多层框排架结构工业厂房较为合理和有效的新型S型耗能减震连接器布置方案。

关键词：新型多层框排架耗能减震有限元分析层间位移角底部剪力