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基于实际震害的钢筋混凝土框架填充墙结构的抗震性能研究

作　者: 卢成
导　师: 白羽
学　校: 昆明理工大学
专　业: 防灾减灾工程及防护工程
关键词: 宁洱地震框架填充墙地震反应有限元模型数值模拟
分类号: TU352.11
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

近年来随着地震灾害的频繁发生,钢筋混凝土框架及其砌体填充墙结构作为一种工程上应用十分普遍的结构体系,每次大地震后都会得到比较丰富的震害资料,研究如何利用收集到的震害资料来分析震区该类结构的抗震性能的方法,对于研究地震地面运动规律和结构振动特性的正确估计,以提高结构地震反应分析方法精度等具有重大的工程意义。本文首先总结了框架填充墙结构的发展及其结构抗震理论的研究,介绍了宁洱6.4级地震中的框架填充墙震害的调研情况,并详细介绍了结构地震反应分析方法和震害的量化指标的研究。然后以宁洱地震中的一幢实际的混凝土框架结构为研究对象,对其分别按《建筑抗震设计规范》GB50011-2001与GBJ11-89中对地震作用的不同取值用振型分解反应谱进行了抗震验算,研究了其震害原因并在此基础上对比分析了新规范在提高结构抗震性能方面对旧规范的改进；并基于震区四个台站实测的主震记录对结构进行了弹塑性时程分析,求得在四条地震波作用下的最大层间有害位移角,计算得到其平均值并引入两个判定指标进行判定,所得结构的破坏程度与实际震害基本一致。为研究框架填充墙结构破坏程度与层间变形值的关系,本文利用大型通用有限元软件ANSYS中的三维实体单元对不同尺寸(同跨度不同层高、同层高不同跨度)、不同墙体材料(普通粘土砖、蒸压粉煤灰砖、混凝土砌块)和开洞墙体及其加不同构造措施的单片框架填充墙结构在侧向位移作用下的破坏形式进行了有限元模拟,对不同的裂缝形式进行了对比分析,并通过位移控制分步加载的方式得到了对应于填充墙裂缝连贯时的框架侧向位移角。最后本文结合在研究过程中所遇到的问题,提出了对该类结构的建议、进一步的研究方向和需要解决的困难。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-11
第一章绪论  11-15
  1.1 引言  11-12
  1.2 钢筋混凝土框架填充墙结构国内的发展概况  12
  1.3 国内外研究现状  12-13
    1.3.1 强震观测  12-13
    1.3.2 模型实验  13
  1.4 研究目的与主要工作  13-15
第二章框架填充墙结构的震害调查研究  15-22
  2.1 云南宁洱地震概况  15-16
  2.2 框架结构的震害特点  16-20
    2.2.1 填充墙破坏  16-18
    2.2.2 框架柱破坏  18
    2.2.3 框架梁破坏  18-19
    2.2.4 突出屋面的附属结构破坏  19
    2.2.5 楼梯破坏  19
    2.2.6 相邻房屋发生碰撞破坏  19-20
  2.3 震害原因分析  20-21
    2.3.1 地质构造  20
    2.3.2 场地条件  20-21
    2.3.3 设计与施工  21
  2.4 小结  21-22
第三章地震反应分析理论及震害的量化指标  22-46
  3.1 地震反应分析方法  22-30
    3.1.1 静力理论  22-23
    3.1.2 反应谱理论  23-29
    3.1.3 动力分析理论  29-30
  3.2 常用的结构分析模型  30-38
    3.2.1 层模型  30-31
    3.2.2 杆系模型  31-32
    3.2.3 杆系—层间模型  32
    3.2.4 纤维模型  32-34
    3.2.5 有限元空间实体单元模型  34-38
  3.3 结构破坏状态的划分  38-39
  3.4 结构破坏状态的量化  39-40
  3.5 建筑物震害指标  40-44
    3.5.1 延性破坏指标  41
    3.5.2 强度破坏指标  41-42
    3.5.3 刚度破坏指标  42
    3.5.4 能量破坏指标  42-43
    3.5.5 组合破坏指标  43
    3.5.6 全局破坏指标  43-44
  3.6 小结  44-46
第四章钢筋混凝土框架的震害分析  46-65
  4.1 分析思路  46
  4.2 SATWE与EPDA简介  46
  4.3 宁洱县城某钢筋混凝土框架模型  46-47
  4.4 振型分解反应谱分析  47-51
    4.4.1 各层的质量、质心坐标信息  47-48
    4.4.2 结构的周期、振型和地震力  48
    4.4.3 结构位移及层间位移角  48-51
    4.4.4 计算结果分析  51
  4.5 非线性动力时程分析  51-65
    4.5.1 地震波的选取  52-54
    4.5.2 峰值加速度  54
    4.5.3 模型参数  54-55
    4.5.4 弹塑性状态分布  55-59
    4.5.5 结构位移计算  59-61
    4.5.6 破坏判定指标综述  61-62
    4.5.7 震害特征与弹塑性时程计算结果分析  62-65
第五章钢筋混凝土框架填充墙裂缝的有限元分析  65-80
  5.1 引言  65
  5.2 有限元模型的建立  65-68
    5.2.1 框架填充墙结构破坏过程  65-66
    5.2.2 砌体填充墙的有限元模型  66
    5.2.3 材料本构关系及破坏准则  66-67
    5.2.4 加载方式、求解控制和收敛准则  67-68
  5.3 不同尺寸的填充墙裂缝分析  68-73
  5.4 不同的墙体材料框架填充墙的有限元分析  73-76
  5.5 开洞及不同的构造措施框架填充墙的有限元分析  76-79
  5.6 本章小结  79-80
第六章结论与建议  80-82
  6.1 结论  80-81
  6.2 建议  81-82
致谢  82-83
参考文献  83-87
攻读硕士学位期间发表的论文  87

基于实际震害的钢筋混凝土框架填充墙结构的抗震性能研究

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