钢管煤矸石混凝土框架的抗震性能研究

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钢管煤矸石混凝土结构作为一种新型的绿色结构体系,其不仅具有钢管混凝土结构承载力高、抗震性能好、施工方便、耐火性能好等优点,而且自重轻,能够有效减小构件的截面面积,提高结构的抗震性能。以煤矸石代替砂石等不可再生资源做轻骨料,具有深远的社会效益和环境效益。  大量的震害使人们越来越意识到结构抗震设计的重要性,弹性分析法固然简便,但忽略了结构的非线性特征,无法描述出结构在大震情况下各构件进入弹塑性状态的内力和变形状态。结构的非线性分析目前有两种方法,即静力弹塑性方法和非线性动力方法。静力弹塑性分析方法可以考虑结构在进入塑性阶段后内力重分布的现象,但其仅可以对以第一振型为主的结构做出正确的性能评估。动力非线性方法可以得到结构各质点的位移、内力等随时间的变化情况,但其对地震波的依赖性很强,计算时间长。为了更好的对钢管煤矸石混凝土框架结构体系进行抗震性能的评价,本文采用静力弹塑性方法和非线性动力方法分别对一十层钢管煤矸石混凝土框架体系进行有限元分析。  本文介绍了钢管煤矸石混凝土结构的特点和发展现状,具体阐述了基于性能的抗震理论以及静力弹塑性分析和非线性动力分析的相关理论;在钢管混凝土统一理论基础上建立结构的静力弹塑性分析计算模型和非线性动力分析计算模型,利用有限元分析软件SAP2000和Opensees对一十层钢管煤矸石混凝土框架结构体系进行静力弹塑性分析,并考虑了在小震、中震和大震下不同侧向力加载方式对钢管煤矸石混凝土框架体系抗震性能的影响,综合基底剪力-顶点位移曲线、结构侧向变形和塑性铰发展情况,对钢管煤矸石混凝土框架进行抗震性能评估;利用有限元分析软件SAP2000和Opensees对一十层钢管煤矸石混凝土框架结构体系进行非线性动力分析,并考虑了小震、中震和大震下不同地震波作用对钢管煤矸石混凝土框架体系抗震性能的影响,综合结构侧向变形、结构加速度反应时程曲线和塑性铰发展情况等,对钢管煤矸石混凝土框架体系进行抗震性能评估;针对静力弹塑性分析方法和非线性动力分析方法的特点,比较两种方法的差异。  
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