检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：周晶晶湖南大学

学位级别：硕士

传统的钢框架结构设计中采用一阶弹性分析的方法来计算钢框架各构件的内力及位移，过多的假定使其计算的结果受到越来越多的挑战。P-Δ效应是钢框架特别是高层钢框架结构中一个重要的影响因素，对于钢框架结构是否考虑P-Δ效应以及怎样... 详细信息

传统的钢框架结构设计中采用一阶弹性分析的方法来计算钢框架各构件的内力及位移，过多的假定使其计算的结果受到越来越多的挑战。P-Δ效应是钢框架特别是高层钢框架结构中一个重要的影响因素，对于钢框架结构是否考虑P-Δ效应以及怎样考虑P-Δ效应的问题，各国规范中的规定间存在一定的差异。我国现行钢结构设计规范(GB50017-2003)中提出了通过放大系数的二阶简化分析考虑P-Δ效应的方法，并对该方法进行了算例误差分析，得出了其适用的范围。考虑P-Δ效应的稳定系数是衡量P-Δ效应大小的重要系数，因此，对该稳定系数在钢框架结构中的适用范围研究具有理论和现实意义。本文在回顾钢框架结构几何非线性研究历史及现状的基础上，介绍考虑P-Δ效应的稳定系数的定义，对几个国家规范中的稳定系数进行了比较。同时，介绍了计算P-Δ效应的有限元方法、近似的计算方法以及各国规范的考虑方法。对稳定系数的区间进行了简单的讨论。在对稳定系数的内涵进行讨论的基础上，运用通用的有限元程序SAP对悬臂构件的稳定系数进行了分析，比较了特定稳定系数数值时一阶弹性分析方法与放大系数简化计算方法以及精确方法间计算顶点侧移时的误差，对稳定系数区间的取值情况进行了简单的评价。通过对作用在单跨单层、单跨两层、单跨三层以及两跨六层四种类型钢框架上荷载的变化，使该四种钢框架的最大稳定系数分别为0.10，0.25以及0.30，比较在这些特殊情况下三种方法计算层间侧移、顶点侧移以及内力所产生的误差，对规范中稳定系数的区间进行了验证。最后通过改变影响稳定系数的各个因素，在大范围内构造了大量的钢框架算例（包括三个实际工程中的多高层钢框架算例），得到这些算例中稳定系数与三种方法间计算层间侧移时误差的一一对应关系，通过统计这些稳定系数与误差间的相互关系，对稳定系数的合理区间进行了讨论。本文的分析结果表明，随着钢框架结构层数的增加，P-Δ效应对结构的影响变得越来越显著，对于多高层钢框架结构而言大部分情况下都必须考虑P-Δ效应。静力荷载作用下实际工程中的框架结构中很少会出现稳定系数接近稳定系数上限的情况出现，都可以用放大系数的简化方法来近似考虑P-Δ效应的影响。同时本文分析结果也表明我国钢结构设计规范（GB50017-2003）及NEHRP1997中关于稳定系数区间的规定比较合适，而FEMA356中稳定系数区间的上限稍微偏大。

关键词：钢框架结构 P-△效应稳定系数计算方法误差

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钢框架结构基于变形可靠度的抗震性能设计

钢框架结构基于变形可靠度的抗震性能设计

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作者：贾明明哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

主要研究内容包括:1.将均匀设计与响应面法相结合,提出了四种结构可靠度的数值模拟新方法:基于均匀设计的响应面法、均匀设计响应面与蒙特卡罗混合模拟法、均匀设计响应面与重要抽样混合模拟法、均匀设计响应面与拉丁抽样混合模拟法,并... 详细信息

主要研究内容包括:1.将均匀设计与响应面法相结合,提出了四种结构可靠度的数值模拟新方法:基于均匀设计的响应面法、均匀设计响应面与蒙特卡罗混合模拟法、均匀设计响应面与重要抽样混合模拟法、均匀设计响应面与拉丁抽样混合模拟法,并将四种新方法与经典的可靠度数值模拟方法进行了对比分析.2.运用该文提出的四种方法,以大型通用有限元程序ANSYS为计算平台,对钢框架结构在地震作用下的三种极限状态可靠度进行了数值模拟分析,并进行了参数影响分析.3.针对现行规范只在承载能力极限状态验算上体现近似概率设计的缺点,提出了基于变形可靠度验算的二阶段全概率抗震设计方法,该方法采用数值模拟方法进行可靠度分析,不但可以实现小震作用下结构构件承载能力极限状态的全概率设计,而且可以实现小震作用下正常使用极限状态的全概率设计和大震作用下连续倒塌极限状态的全概率设计.4.提出了直接基于变形可靠度的抗震性能设计方法.该方法首先将目标可靠度转化为目标位移,然后利用改进的能力谱法对目标位移进行校准,并以此目标位移进行直接基于变形的结构抗震性能设计.

关键词：抗震设计概率设计蒙特卡罗模拟响应面法均匀设计钢框架结构目标可靠度目标位移推覆分析能力谱法

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钢框架结构静力分析方法关键问题研究

钢框架结构静力分析方法关键问题研究

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作者：马佩哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

建筑结构连续性倒塌是指结构的某些构件在偶然荷载作用下突然失效导致结构体系发生与初始破坏不成比例的大范围的坍塌。连续性倒塌虽然发生的概率极低,但是一旦发生会造成十分巨大的经济损失甚至是人员的伤亡,故研究结构连续性倒塌具有... 详细信息

建筑结构连续性倒塌是指结构的某些构件在偶然荷载作用下突然失效导致结构体系发生与初始破坏不成比例的大范围的坍塌。连续性倒塌虽然发生的概率极低,但是一旦发生会造成十分巨大的经济损失甚至是人员的伤亡,故研究结构连续性倒塌具有十分重要的意义。建筑结构的连续倒塌是一个复杂的动力过程,动力分析方法尽管具有较高精度,但是往往复杂程度高、建模难度大、计算耗时长。静力分析方法相对简便,更适合用于结构的抗倒塌设计中,但是,需要保证其能够准确的评估结构在柱失效工况下的反应以及抗倒塌机制。为了解决建筑结构连续倒塌静力分析方法的关键问题,本文进行了以下方面的研究:(1)建立采用不同节点类型的平面以及三位钢框架结构精细化有限元模型,包括平面铰接钢框架结构、平面半刚接钢框架结构、平面刚接钢框架结构、三维铰接钢框架结构、三维半刚接钢框架结构以及三维刚接钢框架结构的有限元模型,并利用现有试验数据对模型进行系统化验证,保证模型的准确性和可靠性。(2)对铰接、半刚接以及刚接平面钢框架结构进行静力分析,探究其静力抗倒塌机制。使备用荷载路径法对平面钢框架结构进行动力分析,并且通过数值处理得到其动力抗倒塌机制,最后分别将铰接、半刚接和刚接平面钢框架结构的动力抗倒塌机制和静力静力抗倒塌机制进行对比,探究发现尽管非线性静力分析会低估钢框架结构的弯曲效应,但是程度可以接受,另一方面,静力方法可以准确评估其悬链线效应,在大变形情况下可以准确分析结构抗倒塌机理。因此,可以用非线性静力分析的方法去评估结构连续倒塌的抗力机制。(3)获得采用不同类型节点的平面以及三维钢框架结构的动力放大系数。通过与国内外主流规范中规定的动力放大系数的对比,发现这些规范均低估了结构的动力放大系数,导致设计不够安全。基于计算结果,最终提出可用于结构连续倒塌静力分析的钢框架结构动力放大系数计算方法。

关键词：连续倒塌钢框架结构精细化有限元模型非线性静力分析非线性动力分析抗倒塌机制动力放大系数

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寒冷地区模块化钢框架结构多目标优化设计方法

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土木与环境工程学报（中英文） 2024年第1期46卷 152-162页

作者：苗茹云黄轶淼董威张玉芬马国伟河北工业大学土木与交通学院天津300401

针对寒冷地区模块化钢框架结构节能性与经济性之间的矛盾问题,对模块化钢框架结构能耗和成本两个设计目标进行同步优化研究。根据模块化钢框架结构的特点进行参数化设计研究,提出在不同建筑尺寸下模块化钢框架结构的BIM模型自动建模方法... 详细信息

针对寒冷地区模块化钢框架结构节能性与经济性之间的矛盾问题,对模块化钢框架结构能耗和成本两个设计目标进行同步优化研究。根据模块化钢框架结构的特点进行参数化设计研究,提出在不同建筑尺寸下模块化钢框架结构的BIM模型自动建模方法;在Energyplus建筑能耗分析软件计算数据的基础上,采用多种机器学习算法进行建筑能耗预测,建立一种高效精确的建筑能耗预测模型;联立建筑能耗预测模型和建筑成本计算公式,在满足结构承载力的约束条件下,基于NSGA-Ⅱ算法进行模块化钢框架结构能耗和成本的多目标优化设计,生成帕累托最优解集。多目标优化设计方法解决了模块化钢框架结构“能耗+成本”的多目标一体化设计难题,推动了模块化钢框架结构的智能化升级,实现了模块化钢框架结构设计的快速高效化。

关键词：钢框架结构参数化建模建筑能耗预测机器学习多目标优化设计

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钢框架结构二阶侧移计算简化方法及二阶侧移限值合理取值的初步探讨

钢框架结构二阶侧移计算简化方法及二阶侧移限值合理取值的初步探...

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作者：林鹏湖南大学

学位级别：硕士

侧移分析是钢框架结构分析的重要内容之一。一阶侧移分析与二阶侧移分析是两种不同的侧移分析方法,需要不同的侧移限值来与之相适应。我国现行规范《钢结构设计规范》(GB50017-2003)已经将二阶分析的原理列入其中,但规范中尚未涉及二阶... 详细信息

侧移分析是钢框架结构分析的重要内容之一。一阶侧移分析与二阶侧移分析是两种不同的侧移分析方法,需要不同的侧移限值来与之相适应。我国现行规范《钢结构设计规范》(GB50017-2003)已经将二阶分析的原理列入其中,但规范中尚未涉及二阶侧移计算的有关内容,规范中规定的侧移限值也仅限于对一阶侧移的约束,这就迫切需要对二阶侧移计算方法进行研究,以及确立考虑二阶效应后钢框架结构的侧移限值。考虑二阶效应后钢框架结构侧移限值的研究,是一个工程应用性质的问题,因此,二阶侧移限值的确立不是一个孤立的问题,需要考虑工程设计的相关内容。在确立二阶侧移限值之前,则需要先明确能应用于工程实践的二阶侧移计算公式。众多的研究者已经提出了各种二阶侧移简化分析的原理及具体公式,但这些还只是理论分析层次上的研究,没有达到应用于工程的要求。本文在这些理论的基础上,系统考虑了竖向荷载对侧移影响、假想荷载对侧移的影响和侧移计算时的荷载组合等问题,尝试性地提出了二阶侧移简化计算的建议公式。本文通过对二阶侧移限值的初步探讨,尝试性地提出了考虑二阶效应后单层平面钢框架侧移限值、多高层钢框架柱顶侧移限值和多高层钢框架层间相对侧移限值。同时,将本文提出的建议公式计算的二阶侧移结果与二阶侧移精确解进行了对比。对比结果表明,本文提出的二阶侧移简化计算的建议公式具有良好精度。

关键词：钢框架结构二阶侧移建议公式侧移限值

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钢框架结构的地震损伤与倒塌研究

钢框架结构的地震损伤与倒塌研究

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作者：李文勇西安建筑科技大学

学位级别：硕士

较钢筋混凝土结构而言，钢结构以其优异的抗震性能和良好的经济效益而在在大型商场、学校、写字楼、工厂、住宅等建筑物中得到了广泛的应用，未来较长的时间内，钢框架结构在土木工程建设中仍将扮演重要角色。建筑结构往往会因地震作用... 详细信息

较钢筋混凝土结构而言，钢结构以其优异的抗震性能和良好的经济效益而在在大型商场、学校、写字楼、工厂、住宅等建筑物中得到了广泛的应用，未来较长的时间内，钢框架结构在土木工程建设中仍将扮演重要角色。建筑结构往往会因地震作用而造成损伤，而且其损伤会在多次循环荷载作用下逐渐累积，由于损伤累积会对结构各层面造成影响，即材料、构件、整体结构的力学性能逐渐退化，导致结构的承载能力逐渐降低。论文以多层钢框架结构为研究对象，采用数值分析方法研究了钢框架结构在地震作用激励下损伤的演化规律，分别建立了适用于钢框架结构楼层和整体结构的损伤演化模型，并采用增量动力分析（IDA）方法，借助OpenSEES软件对在不同锈蚀率下的钢框架结构进行了地震易损性分析，具体研究内容如下： 1、采用损伤前后抗弯刚度的变化量和极限耗能能力的变化量分别表征框架梁和框架柱的损伤，计算分析了型钢截面诸如腹板的高度和厚度、翼缘的高度和厚度对构件的损伤敏感度，揭示了型钢截面主要设计参数对钢框架结构梁、柱的损伤演化影响规律。 2、将结构层间最大位移角损伤前后的变化量作为楼层损伤的表征量，并基于ABAQUS软件平台，建立了适用于框架结构的数值建模理论，对往复荷载作用下钢框架结构的每个楼层进行了损伤数值模拟分析，揭示了钢框架结构梁、柱损伤对楼层损伤的影响规律，拟合了梁柱线刚度比、高宽比、柱轴压比及锈蚀率与楼层损伤的关系函数，最终建立了荷载为往复作用情况下的钢框架结构的楼层损伤模型。 3、以5层钢框架结构为研究对象，通过引入结构楼层滞回耗能层间参与系数，采用加权系数法构造了表示结构损伤的数学关系函数，研究了整体结构损伤受楼层损伤程度、位置及数量的影响规律，建立了钢框架结构地震损伤演化模型。 4、给出了地震动记录和地震强度指标的选取准则，基于IDA方法对钢框架结构地震响应分析所涉及到的关键科学问题进行了探讨，并借助OpenSEES软件平台对不同锈蚀程度下的5层钢框架结构进行了地震易损性分析，得到了一些有益的结论。

关键词：钢框架结构数值方法锈蚀率梁柱线刚度比高宽比框架柱轴压比损伤模型增量动力分析

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空间支撑钢框架结构的三重非线性分析

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建筑结构学报 2003年第6期24卷 50-56,66页

作者：郑廷银徐伟良马梦寒张玉赵惠麟南京工业大学土木工程学院江苏南京210009 浙江工业大学职业教育学院浙江杭州310014 东南大学土木工程学院江苏南京210096

为了探讨三维结构的高等分析方法,本文将有限单元法与梁柱法相结合,建立了空间支撑钢框架结构的三重非线性分析方法,该法综合考虑了几何、材料和连接非线性效应。文中基于非线性连续介质力学理论和考虑剪切效应的稳定插值函数建立的严... 详细信息

为了探讨三维结构的高等分析方法,本文将有限单元法与梁柱法相结合,建立了空间支撑钢框架结构的三重非线性分析方法,该法综合考虑了几何、材料和连接非线性效应。文中基于非线性连续介质力学理论和考虑剪切效应的稳定插值函数建立的严格三维梁柱单元刚度矩阵,包含了轴向、剪切、双向弯曲与扭转及其各耦合效应。三维单元简化塑性区模型可模拟塑性扩展,利用单元两端抗转弹簧和考虑支撑效应的节点域剪切变形模型来模拟连接非线性。使用包括几何、材料和连接非线性的数值算例来检验本文方法和所编计算机程序的可行性、有效性与精确度。算例表明,利用本文方法,每个构件只需一个单元即可准确预测三维结构的极限荷载与失稳模态,可提高结构非线性空间性能的分析效率。

关键词：钢框架结构三重非线性分析有限单元法连接非线性耦合效应

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强震作用下钢框架结构的残余侧移研究

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地震工程与工程振动 2015年第1期35卷 126-134页

作者：张倩梁兴文熊二刚西安欧亚学院建筑工程学院陕西西安710065 西安建筑科技大学土木工程学院陕西西安710055 长安大学建筑工程学院陕西西安710061

根据现行规范设计的钢框架结构在强震作用下会产生较大的不可恢复的塑性变形,震后残余变形过大的结构往往无法修复到正常使用状态,最终只能被拆除,造成了严重的直接以及间接经济损失,因而准确分析结构的残余变形对于震后结构性能的评估... 详细信息

根据现行规范设计的钢框架结构在强震作用下会产生较大的不可恢复的塑性变形,震后残余变形过大的结构往往无法修复到正常使用状态,最终只能被拆除,造成了严重的直接以及间接经济损失,因而准确分析结构的残余变形对于震后结构性能的评估与控制具有重要意义。为了研究钢框架结构在强震作用下的残余侧移,本文根据现行抗震设计规范和钢结构设计规范设计了2至10层的5个钢框架结构,分别采用静力非线性和动力时程分析方法对所设计结构进行了数值分析,得到了结构在中震和大震作用下的峰值侧移、残余侧移和侧移集中系数。结果表明,所得的残余侧移具有较大的离散性。基于分析结果,提出了预测钢框架结构残余侧移的计算公式,该公式为峰值侧移、弹性侧移以及侧移集中系数的函数。

关键词：钢框架结构残余侧移推覆分析弹塑性时程分析峰值侧移

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钢框架结构易损模型的构建

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消防科学与技术 2018年第3期37卷 405-409页

作者：冯凯赵欣河北工业大学土木与交通学院天津300401

为了评价不同外力作用下钢结构的损伤程度,考虑了滞回变形幅值对累积损伤耗能效应的影响,建立了一种基于地震、爆炸以及火灾损伤评估的脆弱性分析方法。该方法首先建立大型地震结构样本,进行一系列动力分析,得到与不同损伤状态对应的结... 详细信息

为了评价不同外力作用下钢结构的损伤程度,考虑了滞回变形幅值对累积损伤耗能效应的影响,建立了一种基于地震、爆炸以及火灾损伤评估的脆弱性分析方法。该方法首先建立大型地震结构样本,进行一系列动力分析,得到与不同损伤状态对应的结构响应和承载力的概率函数,然后绘制脆弱性曲线,并评估其在不同外力强度下的损伤状态。以数值例子为基础,分析了3层钢结构在强震作用下的基准结构模型,得出理论脆弱性曲线,并评估了不同损伤程度下的超越概率。

关键词：钢框架结构损伤模型脆弱性分析损伤评估

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钢框架结构基于性能的抗震设计方法研究

钢框架结构基于性能的抗震设计方法研究

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作者：张倩西安建筑科技大学

学位级别：硕士

基于性能/位移的抗震设计是二十一世纪抗震设计发展的主流,它的设计思想是保证不同水准地震作用下,建筑结构的功能能够满足业主、使用者和社会的不同需求。而传统的抗震设计思想是以保障生命安全为主要设防目标的,无法实现建筑结构的多... 详细信息

基于性能/位移的抗震设计是二十一世纪抗震设计发展的主流,它的设计思想是保证不同水准地震作用下,建筑结构的功能能够满足业主、使用者和社会的不同需求。而传统的抗震设计思想是以保障生命安全为主要设防目标的,无法实现建筑结构的多性能目标。因此,研究钢框架结构基于性能/位移的抗震设计方法,具有重要的理论意义和工程应用价值。本文的主要研究工作如下: (1)总结了国内外基于性能的抗震设计理论与方法的研究和应用现状,介绍了Pushover分析方法、能力谱方法、位移影响系数法和N2方法等几种有代表性的分析方法,着重讨论了Pushover分析方法和能力谱法的用途及目前所遇到的问题,同时还简述了国内外有关钢框架的抗震设计方法。 (2)探讨了钢框架结构三种基于性能/位移的抗震设计方法,即控制延性的方法、直接位移设计法、能力谱方法,并对其进行了比较。研究了该方法中目标性能、等效线性体系的确定等问题,同时还探讨了改进塑性铰法对各种非线性问题的处理方法,并结合研究现状,分析了存在的问题。 (3)提出了钢框架结构直接基于位移的抗震设计方法,建立了钢框架结构最大位移模式与最大层间侧移比之间的相关关系式,提出了钢框架结构直接基于最大位移模式的抗震设计步骤,包括钢框架位移模式的确定、等效单自由度体系的建立以及目标位移的确定等。采用文中所提出的钢框架结构的最大位移模式,对一幢五层钢框架结构进行了基于位移的抗震设计。 (4)介绍了钢框架结构基于能力谱的抗震设计方法,给出了能力谱法的实施过程,包括能力谱曲线的建立、需求谱曲线的建立、性能点的确定以及对结构抗震性能的评估等内容。并采用能力谱方法对同一幢五层钢框架结构进行了抗震性能评估。研究结果表明,钢框架结构基于位移的抗震设计方法简单实用,便于操作,不仅能对结构在不同性能水平下进行设计,而且能对结构在不同烈度地震作用下的性能进行控

关键词：钢框架结构基于位移的抗震设计方法能力谱法最大位移模式抗震性能评估

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