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底部框架密肋复合墙结构组合作用效应及非线性分析方法研究

作　者: 夏雷
导　师: 姚谦峰; 袁泉
学　校: 北京交通大学
专　业: 结构工程
关键词: 底部框架结构密肋复合墙结构墙梁组合作用滞回分析时程分析刚度比
分类号: TU352.11
类　型: 博士论文
年　份: 2012年
下　载: 55次
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内容摘要

底部框架结构是为了适应现代建筑使用功能要求而出现的一种建筑形式,由于结构存在转换层,导致其受力机理较为复杂,特别是在转换层部位刚度与承载力的匹配关系方面存在较多难题。密肋复合墙结构作为一种新型结构体系,其构造形式可以灵活设计,便于实现结构刚度及承载力的合理调整,在一定程度上适应了底部框架结构的相关要求。因此,课题组将其应用于底部框架结构中,从而提出了底部框架密肋复合墙结构。本文以前期研究工作为基础,充分结合密肋复合墙结构自身的构造特点,采用理论分析与有限元模拟相结合的方法,针对底部框架密肋复合墙结构中存在的几个突出问题进行了较为细致的研究,主要完成的工作及相关成果如下：1.底部框架密肋复合墙梁组合作用效应及影响因素分析基于双参数弹性地基梁理论,将密肋复合墙体等效为复合弹性地基,托梁等效为倒置的弹性地基梁,采用半解析的传递矩阵法求解了竖向荷载作用下墙梁组合界面的竖向应力分布规律,并提出了等效复合地基参数的确定方法。同时,考虑边框柱截面形式、暗梁截面高度、连接柱位置、墙体厚度、密肋框格划分形式以及砌块弹性模量等诸多因素,比较全面地分析了上部墙体的结构构造对墙梁组合作用效应的影响。2.底部框架密肋复合墙结构构件非线性滞回特性分析以试验研究为基础,借鉴现有的非线性分析方法,采用基于材料层次的精细化纤维杆单元模拟钢筋混凝土梁、柱构件,采用等效弹簧单元模拟框格约束条件下的填充砌块,建立了底部框架密肋复合墙结构的“纤维杆件+等效弹簧”分析模型,并提出了考虑强化刚度、软化刚度、退化强度、裂缝闭合、捏拢效应等特性的多参数等效弹簧恢复力模型,进而对低周反复荷载作用下底部框架密肋复合墙结构构件的非线性滞回性能进行了模拟分析,与试验结果符合较好。3.底部框架密肋复合墙结构动力响应时程分析在结构构件非线性分析的基础上,进一步建立了底部框架密肋复合墙结构的空间分析模型,通过弹塑性时程分析研究了结构在水平地震作用下的非线性动力响应规律,重点探讨了转换层上、下的层间刚度比对结构地震反应的影响,模拟了不同刚度比情况下结构的最终破坏形态,并提出了合理刚度比的取值范围。4.底部框架密肋复合墙结构设计计算方法及抗震设计要求基于墙梁组合作用的影响因素分析,参照现有的设计计算方法,考虑砌块弹性模量及墙体厚度的影响,通过多因素正交试验设计及回归分析,建立了托梁内力系数修正值的表达式,进一步完善了底部框架密肋复合墙结构的设计计算方法,并结合相关设计规范及分析结果,提出了相应的抗震设计要求。

全文目录

致谢  5-6
摘要  6-8
ABSTRACT  8-13
第1章绪论  13-29
  1.1 引言  13-14
  1.2 底部框架砌体结构的震害分析及改进措施  14-16
    1.2.1 底部框架砌体结构的震害分析  14-15
    1.2.2 底部框架砌体结构的改进措施  15-16
  1.3 底部框架密肋复合墙新型抗震结构体系  16-19
    1.3.1 密肋复合墙结构简介  16-18
    1.3.2 底部框架密肋复合墙结构的提出  18-19
  1.4 相关研究概况  19-23
    1.4.1 底部框架砌体结构的研究与发展  19-22
    1.4.2 密肋复合墙结构研究概况  22-23
  1.5 本文研究内容、研究思路及创新点  23-29
    1.5.1 研究内容  23-26
    1.5.2 技术路线  26-27
    1.5.3 创新点  27-29
第2章底部框架密肋复合墙梁组合作用效应及影响因素分析  29-53
  2.1 引言  29
  2.2 底部框架密肋复合墙梁组合界面竖向应力分布规律研究  29-43
    2.2.1 弹性地基梁理论简介  30-34
    2.2.2 底部框架密肋复合墙梁受力理论分析  34-41
    2.2.3 分析实例  41-43
  2.3 底部框架密肋复合墙梁组合作用影响因素分析  43-50
    2.3.1 边框柱截面形式  46
    2.3.2 暗梁截面高度  46-47
    2.3.3 连接柱位置  47
    2.3.4 墙体厚度  47-48
    2.3.5 密肋框格划分方式  48-50
    2.3.6 砌块弹性模量  50
  2.4 本章小结  50-53
第3章底部框架密肋复合墙结构构件非线性滞回特性分析  53-83
  3.1 引言  53
  3.2 钢筋混凝土结构非线性分析方法  53-61
    3.2.1 常用的分析模型  53-58
    3.2.2 常用的恢复力模型  58-61
  3.3 本文采用的分析方法  61-71
    3.3.1 分析模型及基本假定  61-63
    3.3.2 截面纤维划分及刚度计算方法  63-64
    3.3.3 钢筋的本构模型  64-65
    3.3.4 凝土的本构模型  65-68
    3.3.5 等效弹簧的恢复力模型  68-71
    3.3.6 数值方法的实现  71
  3.4 底部框架密肋复合墙梁滞回分析  71-82
    3.4.1 纤维模型的适用性  71-73
    3.4.2 等效弹簧参数的确定  73-76
    3.4.3 底部框架密肋复合墙梁实例分析  76-82
  3.5 本章小结  82-83
第4章底部框架密肋复合墙结构动力响应时程分析  83-109
  4.1 引言  83
  4.2 时程分析法概述  83-88
    4.2.1 基本原理  83-85
    4.2.2 刚度矩阵  85-86
    4.2.3 质量矩阵  86
    4.2.4 阻尼矩阵  86-87
    4.2.5 输入地震波的选择  87-88
  4.3 底部框架密肋复合墙结构动力响应时程分析  88-108
    4.3.1 分析实例  88-89
    4.3.2 空间分析模型的试验验证  89-94
    4.3.3 底部框架密肋复合墙结构弹性时程分析  94-100
    4.3.4 底部框架密肋复合墙结构弹塑性时程分析  100-108
  4.4 本章小结  108-109
第5章底部框架密肋复合墙结构设计计算方法及抗震设计要求  109-127
  5.1 引言  109
  5.2 底部框架密肋复合墙结构托梁内力系数分析  109-118
    5.2.1 托梁内力系数的定义  109-110
    5.2.2 托梁内力系数的确定  110-118
  5.3 底部框架密肋复合墙结构托梁内力实用计算方法  118-121
    5.3.1 计算简图及荷载  118-119
    5.3.2 托梁内力计算  119-121
  5.4 底部框架密肋复合墙结构抗震设计要求  121-125
    5.4.1 结构布置原则  121
    5.4.2 计算要点  121-122
    5.4.3 材料  122-123
    5.4.4 墙体  123-124
    5.4.5 楼盖  124
    5.4.6 托梁  124-125
  5.5 本章小结  125-127
第6章结论与展望  127-131
  6.1 结论  127-128
  6.2 展望  128-131
参考文献  131-139
作者简历  139-143
学位论文数据集  143

底部框架密肋复合墙结构组合作用效应及非线性分析方法研究

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