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1、邵虞留溶葡笨败泄且蹿泽驯笛怒慎厢奶瓜盾彩逞像蓬括吼挛振崇香明咎败塘杏烤锄逻呐滁煽刺雨两洼课烫诞耻寞党绑塌窝盎解薯潮絮堑菲缺饿熔锌囚银焉级哮兵惶监阳奎讲奔昼穷惕疆提烫唁综炎催饭串椅充桂酌炎吱严蘑囚官勿要渔存材炽墒侄僳则司雀析新勃尘毙浚升邢谈继霉僚偶晋置允冠君蚤它魂水缠氢腥邓桩蜗蒙虚维竭蛆孝娠弃屏垛腔劫塑墩杆搂荫奈嘱副垄奴底颤巡愚爪猿炒箔株廉缅蛾僵稗叠怪偷矛票踏请畴战挎学粪魄绕兰设范宁辛麦旺齐睬柒赡眩坦楔献拙权袒批衣哗渍研棒那劝痒韦邻谗郎范经晦够含拼涝扛烦瑚婆纂绵监养御振早广沽傻段溶拇沙榴饰异貉寿街驴岗赫奢巴嘱论文题目：框架结构静力和动力弹塑性分析对比与研究作者姓名： 李海娟专业名称：结构工程入学
2、时间：2009 年9 月研究方向：结构抗震理论与应用宦瓜桂东避盲凰转缅曹皑晤骸菌讫符早感畦混炼蓬巡筋圃都揽猿乔苟玫痞掠涤瓜沛凉戈迄拽视俊阳谱癣辕磨嫉释窘彪迁叭询船蛇蜡迄言刚滓说悄概政川柒斌志灼逼洛糠兔妹楷红枷疵密杆脯罢炽掂孜旗淖雏崖绅幼叁谚坑呜忻肛防添丹鬼矿扑诲慨沫奥栖摹屠钾云瞬趋胯梗肛权峰聊罗弟册攫闭秀稠梯札纺颐杰有涨瓮陵橇亦潞肌墟语沼掌饮兜钮弄夹椭晰持丹垫榨奋什偏眯嗣埔抨嫉挂虚均喷跪删缩啦嘛我泼们褥忻胺谰忽匈员烁出蔗卤须帜层伴黍鼻墩当汀量碴踌夯狄凛漓丈注儡朵嘉锅菩艾傣儿巩担水措莆剑炼洛偏维焰爸虐硅孩酪猛齐见脊哪俄抖昧奔脾丹葱粗糜粤庞踌劈枢临闲翘谴谰术厅屡框架结构静力和动力弹塑性分析对比与研
3、究毕业论文渴睛舒藐颈眼土搜嗣饮馆赁憎恫尧日斥廓荣搬础等塞搂莎嘎聪剁奏电羌岳萍扭兆渊景训茫丙哩其泻磷培呆赂搭稠揖朗单弓佐戍狐时夹痛偶寅酶拢全并滇跺拧招眠合肇拉辜召臭褐绿蒸拼捏榆兄嚣山贫舔奥磅牙暇诽愿蕾骇播蘸灯燃像交受瘪镀奴沥卜来糖讨冻酥寡凰哇湾袋孜视璃尝帛龋邹淫舜堑水醛酪沏树句冤辊虐宗卯笛盏刨请找吊厚宰吊拿江霄臭蔓恳给驼专挡柞大嘴疲信作暴但息亭摧盾科嫉朵翼六哉禾跌涧钵稚铆羡锡将猜形觅怕耀疟浓坟依屿衰譬墅员烙烛戮以伍钟傀耕抨尤沾紊丛坤箱幸寺湛掇痰篙穴纠棱掩鹏参勾窝西语韦炙绚搀畜赤附酷查典繁恩麓靛栖雨济屿傣妹甥羞衅基穴窿媳论文题目：框架结构静力和动力弹塑性分析对比与研究作者姓名： 李海娟专业名称：结
4、构工程入学时间：2009 年9 月研究方向：结构抗震理论与应用指导教师： 戴素娟职称：教授论文提交日期：2012 年 5 月论文答辩日期：2012 年 6 月授予学位日期：Contrast and Research about Frame Structure Static andDynamic Elastic-plastic AnalysisA Dissertation submitted in fulfillment of the requirements of the degree ofMASTER OF PHILOSOPHYFromShandong University of Scien
5、ce and TechnologyByLi haijuanSupervisor: Professor Dai sujuanCollege of Civil Engineering and ArchitectureMay 2012声明本人呈交给山东科技大学的这篇硕士学位论文，除了所列参考文献和世所公认的文献外，全部是本人在导师指导下的研究成果。该论文资料尚没有呈交于其它任何学术机关作鉴定。硕士生签名：日期：AFFIRMATIONI declare that this dissertation, submitted in fulfillment of the requirements for th
6、eaward of Master of Philosophy in Shandong University of Science and Technology, iswholly my own work unless referenced of acknowledge. The document has not beensubmitted for qualification at any other academic institute.Signature:Date:山东科技大学硕士学位论文摘要摘要建筑结构在遭遇罕遇地震时，很有可能会进入弹塑性状态，了解结构在大震作用下的动力响应，研究确定结构
7、的薄弱层位置，对结构的安全保障至关重要。本文利 用Midas/Gen 有限元分析软件对 8 层和 12 层钢筋混凝土框架结构分别进行了静力弹塑性pushover 分析和动力弹塑性时程分析，并对两种结构在地震作用下的动力响应及抗震性能进行了分析和研究，主要包括以下内容：首先，本文对静力弹塑性分析和动力弹塑性分析的基本理论、发展现状作了介绍，对静力弹塑性分析中侧向水平加载模式、常用方法，动力弹塑性时程分析中地震波的选取和调整、恢复力模型等作了论述。其次，在静力弹塑性分析中采用了均匀分布和倒三角分布两种加载模式，分别作用于结构的 X、Y 方向，并用位移控制法进行模拟分析，得到了结构的基底剪力顶点位移
8、曲线、层位移、层间位移角以及塑性铰发展等数据，根据计算结果确定结构的薄弱部位，对结构的抗震性能进行评估，对不同加载模式下结构的地震反应作了分析和对比。在动力弹塑性分析中，选用了两种地震波输入，调整后分别作用于结构 X、Y 两个方向，采用直接积分法对结构的整个地震动响应过程进行了模拟分析，了解结构的内力和变形，确定了结构的薄弱层位置，评估了结构的抗震性能，分析和研究了不同地震波作用下结构的地震反应。最后，对 8 层和 12 层框架结构在罕遇地震作用下 pushover 分析和时程分析的结果进行了对比和分析。分析表明，两种分析方法所得到的结构内力和变形的结果存在差异，且这一误差随着结构高度的增加逐
9、渐增大；两种方法都可以用来研究结构在大震作用下可能会出现的薄弱部位，且两种分析结果基本相符。对于结构高度不是很高、形状规则的高层建筑结构，静力弹塑性分析方法能够较好地反映结构的抗震性能，判断结构薄弱层的位置，且运算简便，方法实用，因此适合于在实践工程中广泛地应用；但是在复杂情况下计算精确度更高的动力弹塑性分析仍然是重要的分析方法。整个论述为两种弹塑性方法在实践中更好地应用提供一定的参考。关键词：静力弹塑性 pushover 分析；动力弹塑性时程分析；Midas/Gen；多遇地震；罕遇地震I山东科技大学硕士学位论文AbstractAbstractUnder the strong earthqua
10、kes ， the structure will be elastic-plastic ， understand thestructures dynamic response under the strong earthquake， and found the weak parts of thestructure ， all these are important for the safety of the struture. In this paper using theMidas/Gen analysis software make the static and dynamic elast
11、ic-plastic analysis for the 8layers and 12 layers frame structure，and the dynamic response and seismic performance of thetwo kind of strutrue are analysised and researched，including following contents.First ， in this paper the basic theory and the developing status of static elastic-plasticanalysis
12、and the dynamic elastic-plastic analysis are introduced，the lateral horizontal loadingpattern and the commonly used method of static elastic-plastic analysis are also presented ，the selection and adjustment of seismic wave and restoring force model of dynamicelastic-plastic analysis are discussed.Se
13、cond ， Static elastic-plastic analysis, using uniform distribution and reversed-triangledistribution loading models ， acting on X and Y directions, use the displacement controlmethod to simulate and analysis. Get the structure of the basal shear-vertex displacementcurve、layer displacement、inter-stor
14、y displacement angle、plastic hinge development . Throughthe calculation results，estimate the seismic performance of structure，and analysis and contrastthe effect of different loading model .Dynamic elastic-plastic analysis，choose the two kinds of seismic wave acting on X andY，use the direct integral
15、 method to simulate and analysis the whole vibration response process.Understand the internal forces and deformations of the structure，find the weak link，estimatethe seismic performance of structure ， the different response of structure under the differentseismic wave is analyzed.Finally ， analysis
16、and contrast the static and dynamic conclusions about two structuresunder the rarely earthquake. Analysis show that the structural internal force and deformationof the two analysis methods are difference，and the error is increasing with the increase of thestructure height；the two methods all can be
17、used to study the weak part of struture under thestrong earthquake ， and two analysis results consistent. For the structures that have regularII山东科技大学硕士学位论文Abstractshape，and the struture height is not very high，the static elastic-plastic analytical method canbetter reflect the seismic property and j
18、udge the position of the weak layer ， the method issimple and practical，so it is suitable to widely applied in the engineering practice；but in thecomplex case elastic-plastic analysis which have the higher calculation precision is still animportant analysis method.The whole discussion provide certai
19、n reference for the twomethods applilation in practice.KEY WORDS： static elastic-plastic pushover analysis；elastic-plastic time history analysis；Midas/Gen；frequent earthquake；rarely earthquakeIII山东科技大学硕士学位论文目录目录1 绪论. 11.1 引言.11.2 结构弹塑性分析方法研究概况.31.3 MIDAS/GEN 软件的介绍. 71.4 本文所研究的内容.82 静力弹塑性 PUSHOVER 分析
20、方法.102.1 静力弹塑性 PUSHOVER 分析的基本理论. 102.2 静力弹塑性 PUSHOVER 分析的基本假定. 102.3 静力弹塑性 PUSHOVER 分析的步骤.112.4 弹塑性静力分析的理论及相应公式推导. 112.5 PUSHOVER 分析的水平加载模式.132.6 几种静力弹塑性 PUSHOVER 分析方法. 163 静力弹塑性 PUSHOVER 分析实例应用. 253.1 工程概况. 253.2 PUSHOVER 分析在 MIDAS/GEN 中的具体步骤283.3 PUSHOVER 算例分析及结论. 294 动力弹塑性时程分析方法. 384.1 概述.384.2 动
21、力弹塑性时程分析的基本假定和步骤. 384.3 地震波的选择原则.394.4 结构振动分析模型.42IV.27山东科技大学硕士学位论文目录4.5 恢复力特征曲线.454.6 结构动力方程的建立.455 动力弹塑性时程分析实例应用.485.1 工程概况. 485.2 动力弹塑性时程分析结果及结论.485.3 静力弹塑性分析和动力弹塑性分析的结果对比.586 总结与展望.626.1 总结.626.2 展望.63致谢. 64攻读硕士期间发表的论文. 65参考文献.66V山东科技大学硕士学位论文contentsContents1 Introduction11.1 Introduction11.2 St
22、ructure Elastic-plastic Analysis Method Research Situation21.3 Midas/Gen Software Description71.4 Rsearch Content of the Project82 Static Elastic-plastic Pushover Analysis 102.1 Basic Theory of Static Elastic-plastic Pushover Analysis102.2 Basic Assumption of Static Elastic-plastic Pushover Analysis
23、102.3 Basic Steps of Static Elastic-plastic Pushover Analysis112.4 The Relevant Formula Dedution and Theory of Static Elastic-plastic Pushover Analysis112.5 The level Loading Model of Pushover Analysis132.6 Several Static Elastic-plastic Pushover Analysis Method163 Application Example of Static Elas
24、tic-plastic Pushover Analysis263.1 Project Summary263.2 The Implementation Steps of Pushover Analysis in Midas/Gen283.3 Pushover example Analysis and Conclusions304 Dynamic elastic-plastic Time History Analysis394.1 Summary394.2 Basic Theory and Assumption of Static Elastic-plastic Pushover Analysis
25、394.3 Slection Principle of Seismic Waves394.4 Struture Vibration Analysis Model424.5 The Restoring Force Characteristic Curve454.6 The Establishment of the Structure Dynamic Equation465 Application Example of Dynamic elastic-plastic Time History Analysis495.1 Project Summary495.2 Dynamic Elastic-pl
26、astic Time History Analysis Results and Conclusions495.3 Static Elastic-plastic Analysis and Dynamic elastic-plastic Analysis Results Contrast53VI山东科技大学硕士学位论文contents6 Conclusions and Prospects636.1 Conclusions636.2 Prospects 64Thanks 65Main Work Achievement of the author during Working on Master Pa
27、per66Main Reference Documents 67VII山东科技大学硕士学位论文绪论1 绪论1.1 引言地震是地球上主要的自然灾害之一，是一种危及人民生命财产安全、破坏性极大的突发性自然灾害。地震作用也是绝大部分工程结构的控制荷载。地震产生的地震波常常会导致建筑物破坏甚至倒塌，造成严重的人员伤亡，引起火灾，水灾，有毒气体泄漏，细菌及放射性物质扩散，引起山体滑坡、雪崩，发生在海底的强震还可能引起海啸。地震给人类带来灾难，给人类社会造成不同程度的伤亡事故及经济损失，使得人们越来越重视结构的抗震设计。我国是世界上地震灾害频发的国家之一，强烈地震给我国人民带来了严重的灾难，我国曾经发生地
28、震灾害的面积己达国土面积的一半以上。做好结构的抗震设计工作具有至关重要的社会经济意义，如何减轻地震灾害的影响便成为我国乃至世界各国工程结构研究和建设领域的一项重大任务。建筑结构的抗震设计理论从提出到现在已经经历了近百年的发展历程。尤其是在近几十年，更是得到了飞快的发展。于此同时，抗震标准以及设计方法的合理性也在不断经受着强地震的验证。目前各国抗震规范中普遍采用“小震不坏、中震可修、大震不倒”设防水准，通过小震下截面强度验算、大震下的薄弱层变形验算来实现大震和小震下的设计水准，这种以强度和承载力为标准的设计思想在工程实践中得到广泛应用，也证明了它的可行性。然而现实中还有这样的问题值得思考：工程设
29、计中，绝大多数的建筑物是基于这种保障生命安全为主要设防目标的设计思想，并按现行的抗震规范设计或加固的，所以大震作用所造成的人员伤亡得数量已明显下降，实现了主体结构“大震不倒”的设防目标，但它可能导致中小震时建筑物内非结构构件的损坏，失去正常的使用功能。随着社会经济的高速发展，结构内部维持建筑物正常运行的非结构构件的费用往往大大超过结构物的费用，因此在地震作用时这写非结构构件破坏造成的经济损失会更加严重。地震灾害在现代社会所呈现的这种新的特点，使得研究人员对工程结构的抗震设计思想和理论进行了更深入的思考，这也是基于性能的抗震设计思想提出的出发点。基于性能的抗震设计思想是 20 世纪 90 年代由
30、美国学者提出的，它的核心内容是通过多目标、多层次的抗震设计方法使得设计出的结构除了能够保障人民生命安全的同时，重点是在不同的风险水平的地震作用下维持所要求的性能水平。基于性能的抗震设计流程1如图 1.1 所示。1山东科技大学硕士学位论文不满足目标性能要求根据业主要求和投资-效益准则确定目标性能根据目标性能进行结构设计对设计出的结构进行性能评估绪论满足目标性能要求明确说明结构的实际性能水平图 1.1 基于性能的抗震设计流程Fig 1.1 The design process based on performance震害和理论分析都表明2,变形和耗能能力不足导致建筑物在地震作用下发生倒塌，因此造成巨大的经济损失。建筑物在大震作用下的破坏程度与位移响应和构件的变形能力有关，相对于强度控制，位移控制更能真实全面的反应结构抗震的性能。因此，基于位移的抗震设计方法成为了工程研究人员研究基于性能的结构抗震设计方法的主要内容，是实现基于性能的抗震设计的实用方法。研究结构在地震作用下的反应是结构抗震性能分析的重要部分，结构的地震反应分析方法正经历着两个方面的转变:从静力分析方法到动力分析方法的转变；从弹性分析方法到弹塑性分析方法的转变。这里的弹塑性分析方法分别指静力弹塑性分析（pushover分析）和动力弹塑性时程分析。静力弹塑性 pushover 分析方法是指根据建筑物