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短肢剪力墙结构的抗震性能研究

作　者: 马彦晓
导　师: 郭远翔
学　校: 华南理工大学
专　业: 结构工程
关键词: 短肢剪力墙结构基于性能的抗震设计静力弹塑性Pushover分析性能点
分类号: TU398.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

短肢剪力墙结构最先由我国的容柏生院士提出,它是一种介于异形柱框架结构和剪力墙结构之间的新型抗侧力结构体系,一方面由于短肢剪力墙开间大,平面及房间布置灵活,室内不出现露梁、柱等影响美观的结构构件,有效利用空间,可以很好的满足建筑要求,另一方面又避免了异形柱框架结构延性差的问题,具有较好的抗震性能。国务院办公厅(1997年)72号文件《关于推进住宅产业现代化提高住宅质量若干意见的通知》的“加强新型结构技术的开发研究”专题中,短肢剪力墙体系被列为我国当前住宅建设中五种主要结构之一。随着我国经济的发展,大量多高层住宅楼的兴建,短肢剪力墙结构也得到了广泛的应用,然而短肢剪力墙结构是一种较新型的结构体系,目前对它的研究还不够充分,对短肢剪力墙的力学性能和抗震性能等方面的分析较少,所以短肢剪力墙结构的进一步理论研究将会对工程设计具有很好的指导意义。本文基于性能的抗震设计思想,采用三维有限元软件SeismoStruct进行建模计算,分析了肢厚比对短肢剪力墙构件的抗震性能点和目标位移的影响,以及考察了非结构构件(填充墙)对短肢剪力墙结构的抗侧移能力的影响。主要内容如下:1.统计了近几年来国内外几次影响重大的地震数据,引入了基于性能的抗震设计这一概念。2.SeismoStruct是意大利开发的空间有限元分析软件,它具有理论先进、使用方便的特点。目前国内使用这一软件的人员较少,本文对其分析类型、理论基础和模型假设进行了相关介绍。3.从构件层次上,采用SeismoStruct对五种不同肢厚比的短肢剪力墙构件进行了性能分析和比较,采用位移延性系数(位移延性比)和转角延性系数(转角延性比)来衡量构件的延性,并采用CSM方法和ICSM方法确定抗震性能点,求出目标位移。4.从结构层次上,采用SeismoStruct对三种含填充墙数量不同的结构进行计算,分析了非结构构件(填充墙)对短肢剪力墙结构的抗侧移能力的影响。本文在分析的基础上,提出了一些有意义的设计建议,具有一定的参考价值及工程指导意义。本文的工作旨在采用基于性能的抗震设计思想,全面考察短肢剪力墙结构体系的抗震性能,对结构性能分析具有一定的参考价值。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
第一章绪论  11-18
  1.1 引言  11
  1.2 短肢剪力墙定义及其结构体系特点  11-13
    1.2.1 短肢剪力墙的定义  11-12
    1.2.2 短肢剪力墙结构体系的优点  12-13
  1.3 短肢剪力墙体系的研究现状  13-16
  1.4 本文的研究背景、主要内容及目的  16-18
第二章抗震概念设计  18-27
  2.1 抗震概念定义及其发展  18-20
  2.2 现行规范抗震概念设计要点  20-22
    2.2.1 背景材料  20-21
    2.2.2 概念设计的主要内容  21-22
  2.3 抗震设计方法  22-23
    2.3.1 “三水准两阶段”的抗震设防标准  22-23
    2.3.2 基于性能的抗震设计思想  23
  2.4 延性的概念、指标及影响因素  23-27
    2.4.1 延性的概念  23-24
    2.4.2 延性指标  24-25
    2.4.3 影响延性的因素  25-27
第三章 SeismoStruct 分析  27-37
  3.1 有关SeismoStruct  27-28
  3.2 节点命名原则及分析类型  28-29
    3.2.1 节点命名原则  28
    3.2.2 分析类型  28-29
  3.3 理论基础和模型假设  29-36
    3.3.1 几何非线性  29-30
    3.3.2 材料的非弹性  30-32
    3.3.3 非线性求解过程  32-36
  3.4 本章小结  36-37
第四章不同肢厚比短肢剪力墙构件的性能分析  37-68
  4.1 异形柱、短肢剪力墙及剪力墙的定义区分  37
  4.2 短肢剪力墙的延性  37-39
    4.2.1 规范对延性的控制  37
    4.2.2 抗震规范对框架柱结构的相关规定  37-38
    4.2.3 异形柱规范对异形柱结构的相关规定  38
    4.2.4 高规对短肢剪力墙结构的相关规定  38-39
    4.2.5 高规对剪力墙结构的相关规定  39
  4.3 短肢剪力墙抗震性能分析  39-56
    4.3.1 钢筋混凝土有限单元模型  39-46
      4.3.1.1 钢筋单元  39-40
      4.3.1.2 混凝土单元  40-46
    4.3.2 钢筋混凝土截面  46-48
      4.3.2.1 截面面积  46
      4.3.2.2 截面形式  46-48
    4.3.3 施加荷载  48-49
      4.3.3.1 永久荷载  48-49
      4.3.3.2 增量荷载  49
    4.3.4 加载阶段  49-50
    4.3.5 基底剪力-顶点位移  50-52
    4.3.6 性能标准  52-53
    4.3.7 计算延性比  53-56
  4.4 模态分析  56-57
  4.5 抗震性能点及目标位移  57-66
    4.5.1 CSM 方法和ICSM 方法  57
    4.5.2 能力谱曲线  57-58
    4.5.3 需求谱曲线  58-66
    4.5.4 确定抗震性能点，求出目标位移  66
  4.6 本章小结  66-68
第五章短肢剪力墙结构的抗侧移能力  68-82
  5.1 结构的侧向变形  68
  5.2 非结构构件（填充墙）对短肢剪力墙结构抗侧移能力的影响  68-71
    5.2.1 弹性层间位移角限值的概念  68-69
    5.2.2 弹性层间位移角限值的试验成果  69
    5.2.3 规范对弹性层间位移角限值的规定  69-70
    5.2.4 填充墙对结构整体抗震性能的影响  70-71
  5.3 结构的侧移刚度、水平地震作用以及地震作用下侧移的计算公式  71-72
  5.4 模态分析  72-81
    5.4.1 含填充墙的单元模型  72-77
      5.4.1.1 钢筋单元  72-73
      5.4.1.2 混凝土单元  73
      5.4.1.3 填充墙单元  73-77
    5.4.2 钢筋混凝土截面形式  77-78
    5.4.3 结构模型  78-80
    5.4.4 分析结果  80-81
  5.5 本章小结  81-82
结论与展望  82-84
  1 本文的主要结论  82-83
  2 本文的不足和展望  83-84
参考文献  84-88
攻读硕士学位期间取得的研究成果  88-89
致谢  89-90
附件  90

短肢剪力墙结构的抗震性能研究

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