帶有屈曲約束支撐的搖擺墻框架結(jié)構(gòu)抗震性能研究.pdf

1、目前屈曲約束支撐(BRB)框架的設(shè)計(jì)方法往往控制參數(shù)較多，設(shè)計(jì)過程較為復(fù)雜，其中最大的難點(diǎn)在于無法切實(shí)控制所有樓層的BRB同時(shí)屈服并避免薄弱層的出現(xiàn)。而在搖擺墻框架結(jié)構(gòu)中，搖擺墻基本不提供抗側(cè)剛度和耗能能力。基于屈曲約束支撐框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性和搖擺墻框架結(jié)構(gòu)的剛度需求和耗能需求，本文提出帶有BRB的搖擺墻框架結(jié)構(gòu)體系，既可以看作是利用搖擺墻控制屈曲約束支撐框架結(jié)構(gòu)的變形模式以保證所有BRB充分發(fā)揮作用，也可以理解為BRB為搖擺墻框架結(jié)

2、構(gòu)提供抗側(cè)剛度和耗能能力。針對(duì)該結(jié)構(gòu)體系本文主要進(jìn)行了以下研究:
　　(1)分析了搖擺桿件的動(dòng)力特性及搖擺墻框架結(jié)構(gòu)的受力特性。將搖擺桿件視作獨(dú)立的彈性構(gòu)件，討論了其時(shí)程分析方法，提出了幾種適用的模態(tài)求解方法，為后續(xù)針對(duì)搖擺桿件的分析提供依據(jù)和方法。基于振型分解法討論了搖擺桿件的恢復(fù)力模型，進(jìn)而通過受迫諧振響應(yīng)分析，證明搖擺桿件的內(nèi)力受高階模態(tài)影響較大，而位移由一階模態(tài)控制。對(duì)于搖擺墻框架結(jié)構(gòu)，根據(jù)均勻離散模型的計(jì)算推導(dǎo)和算例分析

3、，提出了剛度比等主要設(shè)計(jì)參數(shù)。分析了搖擺墻對(duì)結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度影響，當(dāng)框架層剛度和高度分布均勻時(shí)，搖擺墻的加入對(duì)原框架基底剪力與頂點(diǎn)位移的比值影響不大，否則會(huì)有影響。搖擺墻在結(jié)構(gòu)中發(fā)揮了傳遞抗側(cè)剛度的作用，從而提高結(jié)構(gòu)整體抗側(cè)能力。
　　(2)提出了帶有BRB的搖擺墻框架結(jié)構(gòu)體系。首先闡述了該結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計(jì)理念并分析了其特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，通過離散模型的計(jì)算推導(dǎo)和算例分析，提出轉(zhuǎn)動(dòng)剛度比等主要設(shè)計(jì)參數(shù)。通過振型分解法討論了底部帶有BRB的鉸支墻

4、(HWBB)的受迫諧振響應(yīng)并與搖擺桿件作比較，表明隨著轉(zhuǎn)動(dòng)剛度比的增大，一階模態(tài)對(duì)內(nèi)力的影響增大，而高階模態(tài)對(duì)位移的影響增大。基于Benchmark模型，比較了該體系與框架、搖擺墻框架、框剪等結(jié)構(gòu)的抗震性能，結(jié)果表明該體系在BRB屈服前類似框剪結(jié)構(gòu)，BRB提供附加抗側(cè)剛度并通過墻體進(jìn)行傳遞，BRB屈服后結(jié)構(gòu)發(fā)生搖擺，墻體控制側(cè)移模式，BRB通過滯回耗能，充分發(fā)揮了結(jié)構(gòu)各部分抗震能力。
　　(3)采用動(dòng)力分析方法研究了底部帶有BRB

5、的鉸支墻框架(HWBBF)結(jié)構(gòu)體系中的三種剛度比（剛度比、轉(zhuǎn)動(dòng)剛度比和屈服后剛度比）。無論是搖擺墻框架結(jié)構(gòu)還是HWBBF結(jié)構(gòu)，當(dāng)剛度比較大時(shí)，結(jié)構(gòu)側(cè)移模式都更趨向于墻體，因此能得到很好的控制。對(duì)于剛度比很大的HWBBF結(jié)構(gòu)，隨著轉(zhuǎn)動(dòng)剛度比的增大，結(jié)構(gòu)側(cè)移模式逐漸由搖擺墻向剪力墻轉(zhuǎn)變，基底剪力和中部彎矩增大，而頂點(diǎn)位移和層間位移角峰值變化較小。當(dāng)不考慮P-Δ效應(yīng)時(shí)，該體系的彈塑性模型與對(duì)應(yīng)的彈性模型基本符合等位移原則。當(dāng)考慮P-Δ效應(yīng)時(shí)，

6、屈服后剛度越小，頂點(diǎn)位移響應(yīng)越大，殘余位移也越大，出現(xiàn)偏振現(xiàn)象，但屈服后剛度比達(dá)到0.1時(shí)，結(jié)構(gòu)響應(yīng)幾乎不受P-Δ效應(yīng)影響。
　　(4)研究了HWBBF結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法。根據(jù)幾何關(guān)系推導(dǎo)了BRB和HWBBF的抗震能力基本要素（承載力、剛度、位移、延性）之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，通過此轉(zhuǎn)換關(guān)系可以將結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化為構(gòu)件設(shè)計(jì)。對(duì)其中的延性關(guān)系進(jìn)行了分析和驗(yàn)證，表明了本結(jié)構(gòu)整體延性不僅與BRB延性有關(guān)，還受轉(zhuǎn)動(dòng)剛度比影響。BRB屈服后墻體底部彎矩不再增