具有初损的高层钢框架结构抗风和抗震性能分析

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随着我国现代化进程的不断发展,近年来我国东南部沿海地区的经济得到高速发展,从而带动了高层建筑的飞快发展。我国东南沿海地区每年多次受到强风的影响,并且台湾省和福建省处于我国主要地震带,因此,我国台湾省和福建沿海地区的高层建筑会受到强风和地震荷载的威胁。目前,人们对既有高层钢框架结构抗风抗震性能和反应分析的研究,一般只考虑高层钢框架结构无损伤影响的情况,而较少考虑损伤因素对高层钢框架结构性能的影响。既有高层钢框架结构在使用过程中会不可避免的产生损伤,在高层钢框架结构抗风抗震性能和反应的分析研究中,如果不考虑损伤对高层钢框架结构的影响,势必会导致分析结果不够精确。分析损伤对高层钢框架结构的影响,对于高层钢框架结构设计和现役高层钢框架结构寿命的预测有着重要的意义。   本文建立了高层钢框架结构模型,假设高层钢框架结构抗风最薄弱位置产生损伤,运用ANSYS有限元软件对既有高层钢框架结构无损伤和有损伤两种状况下的抗风抗震性能进行了分析。主要内容如下:   (1)介绍了本课题研究的背景以及意义,提出了用损伤观点来分析高层钢框架结构的抗风抗震性能。综述了风荷载对建筑物的影响、地震作用对建筑物的影响和建筑物损伤的研究等课题的国内外研究现状;   (2)基于高层钢框架结构具有非线性的特性,总结了结构分析的单元模型和整体计算模型。介绍了强风对建筑物损伤研究的现状,给出了高层钢框架结构的损伤类型,综述了结构地震反应分析方法;   (3)根据ANSYS软件中的各种模块,建立了本文的分析模型和分析流程;   (4)运用ANSYS分析了强风对高层钢框架结构的影响,包括无损状态下高层钢框架结构在不同强度风荷载作用下的最大位移、最大层间位移等,对比分析了具有初损状态下高层钢框架结构受强风作用后,结构的最大位移、最大层间位移和柱底剪力、弯矩和轴力的变化情况。最后通过钢材的疲劳曲线,分析了应力最大梁的端部损伤值的增加量;位移、最大层间位移、位移时程曲线、剪力时程曲线、基底剪力-顶点位移滞回曲线及结构构件塑性铰发展全过程。
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