钢管混凝土框架结构不均匀沉降作用下地震影响分析

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由于钢管混凝土的承载力高、塑性、韧性好,耐火性能好,经济效益好等优点,使其发展速度惊人,大跨的工业厂房、多高层建筑、拱桥和地下结构工程等领域对其需求越来越迫切,钢管混凝土结构的力学性能和设计方法等也成为国内外学者的研究热点。  地基的不均匀沉降及地震作用是引发工程事故的主要原因之一,对人类的造成危害很大,因此对他们的研究具有重要的意义和价值。目前国内外学者围绕不均匀沉降对钢管混凝土框架结构影响及钢管混凝土框架的抗震性能等方面做了不少工作,并取得了丰硕的研究成果,但对钢管混凝土框架体系在两者耦合下的研究工作尚不多见。基于此,本论文以钢管混凝土框架为研究对象,借助结构工程分析软件SAP2000研究了地基基础几种典型不均匀沉降工况对上部结构内力和变形的影响,并将不均匀沉降引起框架结构变化的力学参数作为进行结构地震作用分析的初始状态,通过载荷的形式耦合起来以实现不均匀沉降与地震的耦合,进而分析对钢管混凝土框架体系的影响。  本文以一个柱脚施加固定支撑的钢管混凝土框架模型为例,对模型分别施加直线形整体平面倾斜沉降和抛物线形“盆式”沉降两种不同的作用方式。通过对模型分别施加直线形整体平面倾斜沉降和抛物线形“盆式”沉降两种不同的作用方式,并对框架体系的影响进行分析,可发现不同的作用方式对上部框架的内力及变形等的影响有较大差异。直线形整体平面倾斜沉降使结构的框架梁主要受弯矩作用,而柱则主要受轴力和弯矩作用;抛物线形“盆式”沉降除了使上部结构的框架梁主要受弯矩作用外还受剪力作用,而柱仍然主要受轴力和弯矩作用。建立框架结构的三维有限元分析模型,将不均匀沉降引起框架结构变化的力学参数作为初始状态,进行了框架结构的地震反应分析,结果表明因沉降作用的参与对建筑物上部结构的位移、加速度包络图及时程曲线等有明显的影响,且上部结构越高,其所受影响越大。
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