高層混合結(jié)構(gòu)層模型試驗(yàn)及動(dòng)力彈塑性分析方法研究.pdf

1、為了充分發(fā)揮鋼和混凝土各自的優(yōu)點(diǎn),由鋼框架-鋼筋混凝土剪力墻(核心筒)或型鋼混凝土框架-鋼筋混凝土剪力墻(核心筒)組成的高層混合結(jié)構(gòu)成為近年來(lái)在我國(guó)迅速發(fā)展的一種新型高層建筑結(jié)構(gòu)體系。高層混合結(jié)構(gòu)抗震性能的好壞無(wú)疑是該結(jié)構(gòu)體系能否得到廣泛推廣的一個(gè)重要依據(jù)。通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)將高層混合結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)完全限制在彈性階段是極為不經(jīng)濟(jì)的,因此結(jié)構(gòu)體系在地震作用下的反應(yīng)分析,尤其是大震作用下,結(jié)構(gòu)體系進(jìn)入彈塑性階段的反應(yīng)分析成為近年來(lái)學(xué)者們研究的重點(diǎn)

2、。本文利用低周反復(fù)加載試驗(yàn)對(duì)高層混合結(jié)構(gòu)層模型的抗震性能進(jìn)行研究,然后針對(duì)高層混合結(jié)構(gòu)計(jì)算模型,在已有研究成果的基礎(chǔ)上,對(duì)高層混合結(jié)構(gòu)彈塑性地震反應(yīng)分析做進(jìn)一步的研究和改進(jìn),主要圍繞構(gòu)件非線(xiàn)性單元模型的建立和算法的選擇進(jìn)行討論,并對(duì)部分結(jié)構(gòu)形式的簡(jiǎn)化非線(xiàn)性分析方法進(jìn)行適度的探討,著重在以下幾個(gè)方面:
　　 1.完成了6個(gè)不同類(lèi)型的高層混合結(jié)構(gòu)層模型結(jié)構(gòu)低周反復(fù)加載試驗(yàn)研究,得到了各個(gè)試件的滯回曲線(xiàn)。從各個(gè)試件的滯回曲線(xiàn)中可以看出

3、鋼框架-混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)以及型鋼混凝土框架-混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震性能要優(yōu)于鋼筋混凝土框架-混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)。通過(guò)改變剪力墻及框架柱的軸壓比,得到了軸壓比對(duì)結(jié)構(gòu)體系抗震性能的影響,同時(shí)試驗(yàn)過(guò)程清楚地表明了外圍框架結(jié)構(gòu)在高層混合結(jié)構(gòu)抗震體系中的作用。
　　 2.柔度法在處理梁、柱構(gòu)件力-變形曲線(xiàn)下降段時(shí)會(huì)引發(fā)數(shù)值計(jì)算上的問(wèn)題,無(wú)法得到正確的解答。本文透徹分析了導(dǎo)致問(wèn)題發(fā)生的數(shù)學(xué)原因,提出了新的解決方法。新方法能夠很好的處理力-變形

4、曲線(xiàn)的下降段,彌補(bǔ)了已有解決方法存在的不足之處。
　　 3.用數(shù)學(xué)力學(xué)方法證明了傳統(tǒng)的多垂直桿單元模型是一種建立在Timoshenko梁理論基礎(chǔ)上的應(yīng)用于剪力墻非線(xiàn)性分析的單元模型,系統(tǒng)分析了多垂直桿單元模型的力學(xué)性質(zhì),將其和連續(xù)彈性體的粱單元有機(jī)的聯(lián)系在一起,改變了該單元模型自被提出以來(lái)力學(xué)性質(zhì)認(rèn)識(shí)不夠透徹的現(xiàn)狀。分析了單元模型中一個(gè)重要參數(shù)C值的含義,指出了調(diào)節(jié)C值的作用。然后在Euler-Bernoulli梁理論的基礎(chǔ)上創(chuàng)

5、建了一種新的多垂直桿單元模型,新模型比原有模型計(jì)算精度更高,計(jì)算速度也更快。比較了兩種常見(jiàn)的剪力墻非線(xiàn)性單元模型,分層殼單元模型和多垂直桿單元模型,在理論基礎(chǔ)上的異同,通過(guò)算例對(duì)比,指出了兩種單元在不同條件下應(yīng)用上的差別。
　　 4.根據(jù)框筒結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn),創(chuàng)建了一個(gè)框筒結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化非線(xiàn)性分析單元模型,該模型建立在將框筒結(jié)構(gòu)連續(xù)化處理的基礎(chǔ)上,可以考慮結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)的剪力滯現(xiàn)象。簡(jiǎn)化模型能夠節(jié)省大量的計(jì)算時(shí)間,可用于初步設(shè)計(jì)中,然后對(duì)這