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围护墙多功能减震结构协同工作性能研究
作 者: 刘成钢
导 师: 何明胜
学 校: 石河子大学
专 业: 水工结构工程
关键词: 填充墙 新型减震结构 协同工作 有限元
分类号: TU352.11
类 型: 硕士论文
年 份: 2010年
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内容摘要
本文对一种新型减震结构——围护墙多功能减震结构进行研究。该种结构主要形式是将主体承重结构与功能围护墙分离,填充墙通过脆性抗压件和脆性抗剪件与框架连接。该结构体系在小震作用下主体结构与围护墙共同提供侧移刚度,承担横向荷载,类似于框架填充墙结构。本文主要通过力学计算、试验和有限元分析的方法研究该结构在水平荷载作用的协同工作性能,墙与框架承担横向荷载的比例关系。主要研究内容和结论如下:(1)通过理论研究,合理简化主体结构与围护墙共同工作计算模型,并进行框架和墙的刚度计算,并进行一层框架的受力分析,初步确定主体结构与围护墙之间横向作用力配比例大小及相关因素,该结构体系中脆性抗压件承受力与主体结构作用力的比例主要相关因素:框架柱的抗侧刚度;填充墙抗侧刚度;框架与填充墙的接触程度。(2)以试件有效厚度和混凝土强度为影响因素,通过两组不同混凝土强度和试件有效厚度的承载力试验,获得不同有效厚度和混凝土强度的脆性抗压件承载力,参照混凝土受冲切计算方法,引入一个修正系数,提出该构件的承载力计算公式,通过公式计算值与试验值比较,说明本文提出的计算公式具有一定精度,可以作为后续试验中脆性抗压件设计依据。(3)建立一榀单跨二层框架,进行单调水平加载试验,通过对框架柱的变形分析、侧移分析和试验获得力传感器数据处理,获得墙柱刚度比和结构设置下的框架变形情况和填充墙承担的荷载比例,通过分析得出该填充墙可以提高结构的抗侧刚度,减小结构的侧移;填充墙承担荷载比例随填充墙与柱刚度比的增大而增加,层数越大填充墙承担荷载比例越大。(4)利用ANSYS软件建立与试验相似有限元模型,以增量法进行加载,进行不同荷载步下的运算,得到:有限元模型的框架和填充墙荷载-侧移曲线;有逐级加载下墙体承担荷载占水平施加荷载的比例;最大荷载下钢筋和混凝土的应力云图。并与试验结果对照分析,证明建立的有限元模型具有一定的可行性。
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全文目录
摘要 5-6 Abstract 6-10 第一章 绪论 10-18 1.1 本研究的目的及意义 10-11 1.2 TMD减震体系简介 11-12 1.3 围护墙框架结构在国内外研究动态及发展趋势 12-17 1.4 本论文研究的主要内容和方法 17-18 第二章 围护墙多功能结构的静力分析 18-24 2.1 力学计算基本假设 18 2.2 框架、填充墙的侧向位移计算方法 18-20 2.3 计算实例 20-23 2.4 本章小结 23-24 第三章 混凝土脆性抗压件试验 24-31 3.1 试验概况 24-26 3.2 试验现象 26-28 3.3 试验结果及分析 28-30 3.4 本章小结 30-31 第四章 围护墙多功能减震结构静力试验研究 31-42 4.1 试验模型的设计与制作 31-34 4.2 测试项目和测点布置 34-35 4.3 试验结果及分析 35-41 4.4 本章小结 41-42 第五章 围护墙多功能减震结构静力作用下的有限元分析 42-54 5.1 有限元分析在结构分析运用 42-43 5.2 利用ANSYS对围护墙减震结构建立模型 43-45 5.3 ANSYS运行结果及与试验对照分析 45-52 5.4 本章小结 52-54 第六章 结论与展望 54-56 6.1 结论 54 6.2 展望 54-56 参考文献 56-59 致谢 59-60 作者简介 60-61 导师评阅表 61
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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 建筑结构 > 特种结构 > 抗震动结构、防灾结构 > 耐震、隔震、防爆结构 > 抗震结构
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