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高低位转换框支剪力墙结构抗震性能对比分析

作　者: 周自强
导　师: 赖明；李英民
学　校: 重庆大学
专　业: 防灾减灾工程及防护工程
关键词: 高位转换框支剪力墙低周往复试验 ABAQUS 静力弹塑性分析
分类号: TU398.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 98次
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内容摘要

在实际工程中,往往由于建筑功能的要求而设置高位转换结构。当转换层设置位置较高时,结构在转换层附近的刚度、内力和传力途径更易发生突变,形成薄弱层,对抗震不利,抗震设计时应避免高位转换。国内外对高位转换框支剪力墙结构抗震性能进行了一些研究,但主要基于弹性。因此对竖向不规则的带高位转换层高层建筑结构进行更为深入的研究具有重要的意义。本文首先分析总结了框支剪力墙结构基于弹性的受力及抗震性能,在此基础上,完成了两榀1∶4缩尺的单跨框支剪力墙结构模型的低周交变试验,对比分析了高低位转换框支剪力墙结构在承载力、位移延性、变形特征、破坏模式等方面的差异;然后,在对2个试验试件有限元分析模拟的基础上,补充了4榀单跨框支剪力墙结构的有限元分析,讨论加强框支层对框支剪力墙结构在受力、变形特征、塑性损伤等方面的改善情况;最后,对不同情况下的带转换层高层建筑结构进行了静力弹塑性分析,提出了带转换层高层建筑结构抗震性能影响因素及控制条件。本文得出的主要结论有:①框支柱是框支结构的薄弱环节,低位转换时框支柱是剪切失效,而高位转换时是弯曲失效。设计时应严格控制框支柱轴压比,加强框支柱上下端的抗弯和抗剪承载力。当结构为低位转换时,应注重提高框支柱的抗剪承载力;高位转换时,应注重提高框支柱的抗弯承载力。②对于框支剪力墙结构,加强框支层刚度十分重要,设计时应严格控制结构的上下刚度比。③规范规定低位转换应控制结构的剪切刚度比,高位转换应控制结构的等效侧向刚度比是合理的必要的。④影响框支剪力墙结构抗震性能的主要因素有结构刚度(层间变形),转换层上下刚度比,转换层设置高度,后两者引起转换层附近位移、内力突变。⑤结合结构转换层上、下刚度比及结构刚度(层间变形)确定转换层合理设置高度更为合理。

全文目录

中文摘要  3-4
英文摘要  4-9
1 绪论  9-19
  1.1 带转换层高层建筑结构概况  9-13
    1.1.1 转换层的建筑功能  9-10
    1.1.2 转换层的主要结构形式及特点  10-13
  1.2 带转换层高层建筑结构的发展与研究现状  13-14
    1.2.1 带转换层高层建筑结构发展  13
    1.2.2 带转换层高层建筑结构研究现状  13-14
  1.3 框支剪力墙结构的特点及问题的提出  14-15
    1.3.1 框支剪力墙结构特点  14-15
    1.3.2 问题的提出  15
  1.4 本文研究的目的和内容  15-19
    1.4.1 本文的研究目的  15-17
    1.4.2 本文的研究内容  17-19
2 框支剪力墙结构受力及弹性地震反应分析  19-25
  2.1 概述  19
  2.2 受力性能分析  19-23
    2.2.1 算例及荷载工况  19-20
    2.2.2 受力分析  20-22
    2.2.3 位移分析  22-23
  2.3 基于弹性的地震反应分析  23-24
  2.4 本章小结  24-25
3 高、低位转换框支剪力墙结构试验对比分析  25-47
  3.1 试验概况  25-33
    3.1.1 试验目的  25
    3.1.2 试件设计  25-28
    3.1.3 加载装置和加载制度  28-30
    3.1.4 量测内容及方法  30-32
    3.1.5 材料力学性能  32-33
  3.2 拟静力试验结果对比分析  33-44
    3.2.1 破坏现象及过程  33-40
    3.2.2 滞回曲线  40-41
    3.2.3 延性  41
    3.2.4 承载力  41-42
    3.2.5 刚度  42-43
    3.2.6 变形特征  43-44
  3.3 本章小结  44-47
4 单榀结构有限元分析  47-65
  4.1 概述  47
  4.2 计算程序介绍及模型  47-52
    4.2.1 ABAQUS 软件功能介绍  47-48
    4.2.2 混凝土塑性损伤模型  48-50
    4.2.3 钢筋模型  50
    4.2.4 混凝土与钢筋的粘结  50-51
    4.2.5 箍筋作用的等效  51-52
  4.3 试验试件的非线性分析  52-59
    4.3.1 混凝土及钢筋参数选取  52-53
    4.3.2 单元网格划分及模型  53-54
    4.3.3 加载模式  54-56
    4.3.4 结果分析  56-59
  4.4 补充算例分析  59-64
    4.4.1 算例设计  60-61
    4.4.2 结果分析  61-64
  4.5 本章小结  64-65
5 三维结构静力弹塑性分析  65-85
  5.1 概述  65
  5.2 静力弹塑性分析的基本原理  65-70
    5.2.1 基本假定  66
    5.2.2 方法及原理  66-69
    5.2.3 结果分析与性能评价  69-70
  5.3 带转换层高层建筑结构静力弹塑性分析  70-83
    5.3.1 算例设计  70-71
    5.3.2 不同转换层设置高度结构静力弹塑性分析  71-75
    5.3.3 不同侧向刚度比结构静力弹塑性分析  75-80
    5.3.4 不同烈度区结构静力弹塑性分析  80-83
  5.4 本章小结  83-85
6 结论与展望  85-87
  6.1 主要结论  85
  6.2 下一步工作展望  85-87
致谢  87-89
参考文献  89-93
附录作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录  93

高低位转换框支剪力墙结构抗震性能对比分析

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