[摘要] 第一章绪论1 1研究现状因为大空间结构的稳定性比较好、消耗掉的
第一章绪论
1.1研究现状
因为大空间结构的稳定性比较好、消耗掉的钢材较少等的好处，已经被广泛地用于许多的影院、图书馆等结构上。像这种影院等大空间的结构主要部分是钢筋混凝土的，其屋顶多使用钢架等得结构，诸如此类的结构是由两种或两种以上的材质组合而成的。对于本文研究的加固之前是剧院类结构后期改造成为活动中心的结构体系，在对该结构抗震分析之前，先分析结构的整体，主体部分模型比较容易建的，但是对于屋顶模型的建立需要分析研究。假如要把屋顶依照它的现实存在的样子建入模型，因为它本身的复杂性，造成分析的很慢。为了提高其分析效率，习惯性做法是将屋面钢屋架用实腹的钢梁代替，将其简化建入模型中。当今用的比较多的屋顶设计是在计算钢架在地震影响下，一般视其框架柱与其下的构件连接处为铰接，仅需注意框架柱对其的竖向作用[2]。在结构抗震分析中，将上面的钢架和下面所连接的构件分开来算，使得它们不能互相影响。但事实上，在双向地震的影响下，上面的钢架和下部的连接构件是共同互相影响的。所以，在分析建立工程的模型时和工程的现实情况有部分出入的，某些构件的分析结果与其现实的结果相差较大。近年来，钢架工程进步较快，对钢架的研究有了很大进步，对钢架与其下面连接的构件的共同影响取得了很大进展，在计算方法上有了很大的发现。王树[3]、葛家琪[4]对大空间类结构上下部构件的共同工作做了分析认为：（1) 在其互相影响下，屋顶部分整体的X、Y向的地震力和地震响应都有很大的提高；（2)连接屋顶和其相连的构件的支点的作用刚度的大小对此类建筑整体的稳定性和其安全系数有很大的影响；（3)屋顶钢架本身的强度和稳定性的情况也是此类建筑能否安全工作的重要组成部分。李勇在他的文章里分析了(1)上面构件与下面的构件在不在一起作用，对上面钢结构部分的影响不大；(2)上面的构件和其下的构件交接的地方有没有建立橡胶的支座，对上面钢架部分在地震作用下的影响不是很大，可以忽律不计。
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1.2课题来源及研究的意义
随着我国经济的快速发展，城镇化发展也越来越快，城市人口也越来越多全国各大中小城市也都在迅速扩张，伴随人口增加，住宅小区，商业，学校等公建，民建开发建造等也随处可见，居民区的形成也促使了商业的形成，而公建类建筑一般造型宏大，内部宽敞，大开间，形成复杂的使用功能，或者做夹层，大开间形成穿层柱等本文以大空间建筑为背景，对此建筑物进行了小震下的反应谱分析和大震影响下的弹塑性计算，而且由于对建筑物进行了弹塑性计算分析了工程的整体的受力性能，可得，结构在地震的影响下建筑物的稳定性与安全性都比较好。通过进行的抗震分析验算可以找到结构在多遇地震和罕遇地震下的薄弱环节以有助于对该工程的加固分析研究，并为类似的工程提供一定的参考。
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第二章地震反应分析方法与基本理论
2.1概述
建筑物的抗震分析手段可以大致划分为两种类型：弹性计算分析和弹塑性计算分析。其中弹性的计算方法包括振型分解反应谱计算以及结构静力法。弹塑性的计算方法包括Pushover分析以及动力时程分析方法。底部剪力法属于弹性计算中的静力方法，静力法因为不考虑地震影响下的动力响应，而假设结构整体随地面做水平运动，加速度相等，结构上作用的水平惯性力相当于结构的总重量乘以一个地震系数，所以静力的抗震设计有很大提高。这种计算方法对于一些较高的建筑和不规则的建筑结构会产生较大的误差，所以底部剪力法一般只适用于第一自振周期较小的建筑。现阶段我们国家主要采用的方法是弹性阶段的反应谱法，它能够结合结构的动力特性和各个振型地震作用间的关系，但是反应谱法没有分析地震波全过程的影响，不能确定结构整体在较大地震影响下进入塑性阶段各个构件的内力变形以及建筑整体损伤的情况。为了更符合地震作用实际情况的影响，了解结构在地震动作用下进入塑性状态后各个构件或整体性能的变化，就需要对结构进行弹塑性分析。静力弹塑性分析，因其操作比较简单、计算比较快捷，当前较流行；弹塑性的时程计算的方法，通过输入几条跟实际工程相近的地震波，从而比较确切地给出结构的动力时程反应。但是分析的结果与所选的地震波有很大关系，并且微分方程的求解计算量很大，计算结果整理比较复杂，对计算机硬件以及工程人员的专业素质要求比较高[13~14]。
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2. 2反应谱法
底部剪力法的概念简单清晰，以单自由度体系推导出来，但是这种方法对于结构的扭转以及动力特性是没有考虑的，所以对于一些高层的建筑以及不规则的建筑有较大的误差，底部剪力法适用于第一自振周期较小的建筑物。振型分解反应谱法该方法是假定结构在地震的作用下处以弹性阶段，在此基础上，求解多自由度体系的地震响应的方法。依据多个自由度的结构多个主振型具有正交性的理论，将建筑物在地震影响下的比较复杂的振型可以分为多个比较简单的振型的组合，用标准反应谱求解出结构在很多个振型下的地震响应，并且用某个特定的联系方式将每个振型下的地震反应联系起来，因此形成结构整体的地震反应。这样计算分析了建筑物的地震动力的特点与建筑物本身动力的特点之间的联系，用振型分解法计算分析建筑物的动力反应[16]。地震作用效应是在一段时间内的持续作用，在此过程中，同一时刻各个质点的地震作用相对大小不相同、方向不相同，因而不同的结构构件最大的内力与最大变形产生的时刻一般也是不同的。
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第三章原框架结构的抗震性能分析.......... 15
3.1工程概况 ........15
3.1.1结构超限问题及结构特点........ 16
3.1.2工程性能设计目标........17
3.2结构弹性分析 ........18
3.3罕遇地震下的弹塑性分析........ 22
3.4本章小结 ........32
第四章结构抗震加固设计........ 34
4.1抗震加固设计概述........ 34
4.2抗震加固设计........36
4.3本章小结........ 39
第五章加固后结构抗震性能分析........ 40
5.1多遇地震下结构的弹性分析........ 40
5.2罕遇地震下弹塑性静力分析........ 43
5.3罕遇地震下弹塑性动力时程分析........ 46
5.4本章小结........ 49
第五章加固后结构抗震性能分析
5.1多遇地震下结构的弹性分析
多遇地震作用下结构的弹性分析采用PKPM系列的SATWE空间分析软件对加固后的建筑物整体计算分析[27]。分析计算结构的地震作用时，釆用多遇地震下的振型分解反应谱法，计算振型数取6个，计算单向地震作用并且考虑了偶然偏心对该结构的影响，同时考虑了双向地震对其的影响，对于三、四层楼板大开洞周围有效楼板釆用了弹性膜假定，结构前6阶自振特性，如下：取21个振型计算时，该结构的有效质量数大于90%，上表显示，结构第一平动周期为1. 1767s，第一扭转周期为1. 0473s，以扭转为主的第一周期与以平动为主的第一周期之比为1. 0473/1. 1767=0. 8901<0. 9，满足规范要求。说明结构抗侧力构件布置还是比较规则整齐，以确保结构在地震的影响下避免发生扭转过大的现象，结构布局合理，有良好的抗扭转性能。
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结论
本文对某框架结构分别进行了弹性下的抗震计算，以及在大震的影响下的静力弹塑性计算和动力时程计算，全面综合地揭示了该结构的抗震性能指标，证明了该建筑物在加固后的稳定性与安全性都能符合规范对此类结构的要求。对于一个工程，建议设计人员两种方法都算一下，如果采用两种方法计算出的某薄弱层和薄弱构件都相同，则可以大致的认为此构件为薄弱环节，因此我们要重点关注。对于其他的两种计算结构得出的结论不同的部位，我们也可以相互补充和验证。本文得到如下结论：
1、加固之前对此建筑物进行了小震下的弹性计算，可以得出某些参数指标不能够符合规范的规定，需进行加固。并依据鉴定报告与对原有建筑物的分析结果进行了加固设计，并对加固后结构进行了计算分析，分析可得，加固后的建筑物基本符合规范的规定。
2、对加固后的建筑物进行了大震下的弹塑性计算可得建筑物基本上能满足“大震不倒”的要求，并能满足性能目标C等级的要求；建筑物自身的性能符合“强柱弱梁”的损害情况。
3、此类有跃层柱的建筑在罕遇地震影响下随着正常框架柱的塑性铰的增长，整体的水平剪应力会传递至跃层柱；
4、考虑到建筑物的业态不稳定性，在进行结构设计的时候需尽可能的综合各种工况，选择最不利的情况。使框架柱的轴压比及梁板的配筋面积均应该有一定的富余，特别针对一些比较复杂的建筑时，应根据《砼规》对原有建筑物的设计进行重新的验算与设计。
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参考文献（略）
