浅论高层建筑中燃气管道抗震性能研究

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1、同济大学土木工程学院建筑工程系硕士学位论文高层建筑中燃气管道抗震性能研究姓名：孙磊申请学位级别：硕士专业：结构工程指导教师：赵鸣20070501摘要高层建筑内燃气管道是建筑内重要的非结构构件，在地震时，管道破损会导致燃气泄漏，引发大面积火灾．而此类火灾往往由于建筑内消防系统已造地震破坏及外界消防能力有限等原因不能及时得到扑灭，会给建筑内的居民生命财产带来巨大损失。研究高层建筑中燃气管道在强震下的动力性能，采取一定的措施以尽可能避免高层建筑中燃气系统在地震中引发火灾具有十分重要的意义。为此，本文从建立高层建筑中燃气管道动力分析模型入手，将庞大而复杂的高层建筑内燃气系统抗震分析

2、简化为关键部件立管的抗震分析，立管通过一定形式的支座依附在各个楼层之间，由此建立了高层建筑中燃气管道抗震分析的计算模型，通过推导管道单元质量矩阵、考虑材料和几何非线性的刚度矩阵、阻尼矩阵，并通过研究加速度输入和位移输入多支承激励动力平衡方程彼此的适用情形，建立了以位移输入激励的管道动力平衡方程；该方程中外部激励来自立管所依附的楼层在地震中的响应，为了得到楼层响应，本文展开针对不同结构体系的高层建筑在强震下的弹塑性分析：针对框架结构、框架剪力墙结构、短肢剪力墙结构平面弹塑性分析，论文利用已成熟应用的有限元非线性程序Idarc一2D。论文通过考察三种不同结构体系的高层建筑中燃气

3、管道在不同地震强度下的动力性能，提取管道地震薄弱环节、破坏形式及地震敏感因素，并迸行量化分析。为建立高层建筑中立管有效的抗震设计方法及相应的抗震措施提供依据，并依据上述地震敏感因素研究结论，对建立高层建筑中燃气供应系统地震紧急处置系统进行理论初探。关键词：高层建筑，燃气管道，多点激励，几何非线性，抗震分析AbstractABSTRACTAsakindofimportantnonstructuralcomponentinhigh-risebuilding,thefailureofthegaspipelinewouldbringgasleakagetoparkthefiredu

4、ringtheaccidentalearthquake．Andsuchfiresoftencouldnotbeputoutpromptlybecausethefirefacilitiesinbuildinghavebeendes仃oyedorthelimitedcapacityofoutsiderfirefacilities．Suchfireswill#reeIIOIIlIOIl8lossestolivesandpropertyinbuilding．It’snecessarytostudythedynamicperformanceofthepipelineinbuildin

5、gduringanaccidentalearthquake，andit's霉-eatsignificancetotakecertainmeasuresto仃ytoavoidthefirewhichistriggeredbybuildinggassysteminhigh-risebuildingduringanaccidentalearthquake．Thepaperbeginswiththeestablishmentofdyuamicanalysismodelofthegas#pelmeinhigh-risebuilding．Themodelsimplifiesthesei

6、smicanalysisofthehugeandcomplexindoorgaspipelinesystemfortheseismicanalysisofthe鲫componentoftbesystem：standpipe，whichissupportedbybearingsusedinvariousformsbetweenfloors．Accordingthesimplification,theseismicanalysismodelofthegaspipelineinhigh-risebuildingisestablished．Thenthepaperdeducesun

7、itmassmauixofthepipeline、thestiffnessmatrixwihichconsiderthegeometricnon-linearandmaterialnon·linearanddampingmatrix．Accordingtothestudyaboutthepracticalapplicationofdynamicbalanceequationsofmulti·supportedexcitation,the由m锄icanalysisequationofthepipelineispres