框架搖擺墻結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計方法研究.pdf

1、不同于常規(guī)的消能減震結(jié)構(gòu)，搖擺墻以控制框架結(jié)構(gòu)的整體變形模式為目標(biāo)，以實(shí)現(xiàn)理想的屈服機(jī)制，使各道抗震防線充分發(fā)揮作用。消能器在預(yù)先設(shè)定的變形模式下大量耗散地震能量，有效控制結(jié)構(gòu)的最大變形。本文針對鋼筋混凝土框架搖擺墻結(jié)構(gòu)體系，從剛度和強(qiáng)度兩個方面開展抗震設(shè)計方法研究，力圖建立結(jié)構(gòu)性能需求與設(shè)計參數(shù)的連續(xù)函數(shù)，真正實(shí)現(xiàn)基于性能的抗震設(shè)計。主要研究工作可以分為以下幾個方面：
　　1.按照結(jié)構(gòu)整體變形模式不同，設(shè)計了屈服機(jī)制分別為“梁鉸

2、機(jī)制”和“柱鉸機(jī)制”的兩類不同層數(shù)的框架結(jié)構(gòu)。基于有限元軟件OpenSees建立了兩類結(jié)構(gòu)的魚骨模型，并通過靜力推覆分析、動力時程分析、IDA分析驗(yàn)證了魚骨模型在鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)強(qiáng)非線性地震反應(yīng)分析中的適用性。
　　2.基于線彈性魚骨模型推導(dǎo)了水平與豎向構(gòu)件剛度比與結(jié)構(gòu)變形模式之間的關(guān)系式?；诳蚣苤c搖擺墻控制結(jié)構(gòu)變形模式的相同本質(zhì)，提出了框架搖擺墻結(jié)構(gòu)等效為單魚骨模型的方法，分別從彈性和彈塑性兩個層面進(jìn)行了驗(yàn)證。在此基礎(chǔ)上，

3、以結(jié)構(gòu)恰好形成理想屈服機(jī)制的狀態(tài)進(jìn)行參數(shù)分析，提出了確定搖擺墻剛度需求的方法，該方法適用于各層框架梁柱線剛度分別基本一致的情況。
　　3.建立了反映搖擺墻對框架結(jié)構(gòu)動力特性控制程度的剛度比參數(shù)。選取了26條脈沖型地震動和26條非脈沖型地震動，通過IDA分析方法，研究了剛度比對結(jié)構(gòu)變形模式、出鉸率、結(jié)構(gòu)承載力的影響。結(jié)果表明當(dāng)搖擺墻與框架的剛度比大于3時，框架結(jié)構(gòu)可以形成理想屈服機(jī)制?？蚣軗u擺墻結(jié)構(gòu)在脈沖型地震動作用下的變形大于相同

4、強(qiáng)度的非脈沖型地震動作用下的變形。
　　4.通過靜力推覆分析和一條典型地震動的IDA分析，研究了剛度比和地震動強(qiáng)度對搖擺墻內(nèi)力的影響，搖擺墻在地震動強(qiáng)度較大，剛度比較高時，結(jié)構(gòu)高階陣型產(chǎn)生的搖擺墻內(nèi)力不可忽視。對多條地震動的統(tǒng)計分析表明，搖擺墻的內(nèi)力增速在剛度比較大時低于承載力增速。搖擺墻的內(nèi)力包絡(luò)分布和簡支梁在均布荷載下的內(nèi)力分布類似。
　　5.通過動力時程分析，研究了框架搖擺墻結(jié)構(gòu)中阻尼器的剛度、強(qiáng)度、分布形式、滯回特性