基于直接刚度法的关键柱失效钢框架的非线性分析

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1、论文评阅人1：评阅人2：评阅人3：评阅人4：评阅人5：答辩委员会主席：委员1：委员2：委员3：委员4：⑧论文作者签名：指导教师签名：‘军二L删一逝避避赶浙江大学研究生学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得澎婆盘堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。⋯⋯躲砷籼⋯期：∥年Ⅲ。日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解澎婆盘堂有权保留并向国家有关

2、部门或机构送交本论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权迸婆盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名：砩舢导师签名：面磊L签字日期：劢／绰乡月／口日签字日期：乒·，够年弓月，2一日致谢本文的撰写是在庞苗导师的悉心指导下完成的。庞老师对待学术一丝不苟、认真钻研的精神，以及对待学生以身作则、严格要求的态度，都促使我在研究生阶段不断的学习和进步。感谢赵明博士后在论文撰写过程中对我在内容以及相关理论理解方面的指导，不辞劳烦为我答疑解惑，使我能

3、够顺利完成论文的相关内容。感谢已经毕业的陈钧华、杨帅师兄和纪晓佳师姐对我在读研期间学习及工程上的指导和帮助，尤其是陈钧华师兄对我在工程项目的指导以及对论文相关理论的指导，解决了我在论文编写中的许多难题。感谢我的同门宋广远同学，以及研究生同学戴筱潇、邱丽、张茹、任珊珊、何婷婷、赵朝发等在生活、学习中对我的帮助；感谢陪我一起打球的刘金涛、郑伟、田武成、蒋旭刚、蒋元生、张建全等同学在研究生期间带给我的欢乐。最后，感谢我最亲最爱的父母对我的养育之恩，是他们日复一日、年复一年的辛勤耕耘，以及对我不求回报的付出，才有了我今天的幸福生活；感谢我的姐姐及姐夫，感谢他们对我的帮助，感谢他们在

4、我外出求学的日子里，替我在父母身旁尽孝。祝愿他们永远健康幸福。张玮光2014年02月于浙江大学摘要非线性分析是结构分析中的一个重要组成部分，尤其是结构承受地震等过大荷载作用时。基于直接刚度法的非线性分析利用位移的变化代替结构刚度的变化，只需在计算中考虑结构的初始刚度，尤其是在利用状态空间法求解动力非线性问题时可以极大提高计算效率；同时直接刚度法没有限定结构的材料特性，具有广泛适用性。本文应用直接刚度法对某钢框架结构进行非线性分析。首先简单介绍直接刚度法的发展概况和基本理论，然后将直接刚度法引入框架结构在竖向荷载作用下的静力非线性分析，给出基于直接刚度法的静力非线性分析方法的

5、一般方程。再选取某医院的一榀钢结构框架作为基本算例，基于所推导的方程利用MATLAB软件编写计算程序，对该框架结构某关键柱失效前后进行竖向荷载作用下的静力非线性分析，研究关键柱失效对结构塑性铰发展的影响。其次，将结构动力分析的状态空间法与直接刚度法相融合，并通过状态空间凝聚，推导出非线性动力响应的状态空间解的一般方程。同样利用MATLAB程序编写计算程序，在E1．Centro地震波作用下，首先针对不同的材料特性的塑性铰模型，对基本算例做动力非线性时程分析，然后，分析不同位置框架柱的失效对基本算例的动力非线性响应以及结构塑性铰发展的影响。最后基于SAP2000有限元分析软件对

6、算例进行数值模拟，将SAP2000模拟结果与直接刚度法计算结果进行对比，验证直接刚度法进行动力非线性分析的准确性及高效性。关键词：直接刚度法静力非线性动力非线性关键柱失效塑性铰IIIAbstractNonlinearanalysisisasignificantaspectinstructuralanalysis，particularlytostructuresundergoingexcessiveloadings，suchassevereearthquakes．Thenonlinearanalysisbasedonforceanalogymethod(FAM)ispropo

7、sedbyvaryingdisplacementinsteadofstiffness．Itgreatlyreducescomputationaleffortsindynamicnonlinearanalysisbecausethestatetransitionmatrixinthestatespacemethodisonlyneedstobecalculatedonce．Anditcanbeusedtoanalyzestructureswithvariousproperties，notonlyelastic-pla