多層輕鋼龍骨式復(fù)合剪力墻結(jié)構(gòu)MPA法研究.pdf

1、輕鋼復(fù)合剪力墻結(jié)構(gòu)具有構(gòu)件生產(chǎn)易于標(biāo)準(zhǔn)化、施工速度快、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，符合我國(guó)住宅產(chǎn)業(yè)化的要求，積極推廣此類(lèi)新型結(jié)構(gòu)體系，有助于加快我國(guó)城鎮(zhèn)化建設(shè)的步伐。將低層輕鋼結(jié)構(gòu)住宅體系擴(kuò)展到多層住宅結(jié)構(gòu)體系，在國(guó)內(nèi)進(jìn)一步推廣應(yīng)用時(shí)，整體結(jié)構(gòu)的抗震性能分析是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。隨著性能設(shè)計(jì)概念的提出和應(yīng)用，依靠考慮高階振型的MPA方法評(píng)估結(jié)構(gòu)的抗震性能是當(dāng)前工程界研究的熱點(diǎn)。本課題組已完成多層輕鋼復(fù)合剪力墻體結(jié)構(gòu)的承重內(nèi)墻和承重外墻的足尺抗側(cè)性能試驗(yàn)，

2、并對(duì)墻體進(jìn)行了合理的簡(jiǎn)化，在此基礎(chǔ)上，本文建立5層輕鋼結(jié)構(gòu)的計(jì)算模型，基于MPA法研究結(jié)構(gòu)在罕遇地震下的彈塑性響應(yīng)以及倒塌安全儲(chǔ)備能力。
　　對(duì)于規(guī)則結(jié)構(gòu)可采用二維平面模型進(jìn)行分析。利用OpenSEES有限元軟件，建立5層規(guī)則輕鋼結(jié)構(gòu)的平面計(jì)算模型，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行模態(tài)Pushover分析，并將得到的能力曲線(xiàn)進(jìn)行合理簡(jiǎn)化，確定結(jié)構(gòu)的屈服參數(shù);分別采用基于Ry-μ-T關(guān)系、等效線(xiàn)性化法建立非彈性需求譜和位移系數(shù)法三種方法求解結(jié)構(gòu)在八度罕遇

3、地震烈度下的目標(biāo)位移;同時(shí)，采用雙頻選波法篩選出10條地震波，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行非線(xiàn)性時(shí)程分析;以時(shí)程分析結(jié)果的平均值為準(zhǔn)確值，MPA法中三種求解目標(biāo)位移的方法得到的結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)位移誤差不超過(guò)16％，且結(jié)果偏保守;最大層間位移角誤差不超過(guò)10％。
　　對(duì)于不規(guī)則輕鋼結(jié)構(gòu)，考慮結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，采用剛性樓板假定，建立5層偏心輕鋼結(jié)構(gòu)空間桿系平扭模型，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維模態(tài)Pushover分析，將平面MPA法推廣至三維不規(guī)則輕鋼結(jié)構(gòu)分析?；赗y-μ-

4、T關(guān)系、等效線(xiàn)性化法建立非彈性需求譜的方法和位移系數(shù)法求解三維結(jié)構(gòu)在單向水平地震作用下的目標(biāo)位移時(shí)，三種方法所得結(jié)果接近，其中，位移系數(shù)法結(jié)果偏大。同時(shí)采用基于Ry-μ-T關(guān)系建立非彈性需求譜的方法求解結(jié)構(gòu)在雙向水平地震下的彈塑性響應(yīng)。通過(guò)與非線(xiàn)性時(shí)程分析結(jié)果的比較，表明，MPA法評(píng)估三維輕鋼結(jié)構(gòu)分別在單向和雙向水平地震作用下的彈塑性變形結(jié)果能夠合理反映結(jié)構(gòu)的頂點(diǎn)位移和薄弱層，單向水平地震激勵(lì)下，結(jié)構(gòu)樓層頂點(diǎn)位移誤差在9％以?xún)?nèi);雙向水平

5、地震激勵(lì)下，結(jié)構(gòu)項(xiàng)層位移誤差在15％以?xún)?nèi)，結(jié)果偏保守;但MPA法也存在低估結(jié)構(gòu)最大層間位移角和樓層扭轉(zhuǎn)角的缺陷。
　　基于增量動(dòng)力分析(IDA)計(jì)算倒塌安全儲(chǔ)備系數(shù)(CMR)是ATC-63報(bào)告推薦的方法，但該方法需要進(jìn)行大量的非線(xiàn)性時(shí)程分析，計(jì)算效率低。本文根據(jù)模態(tài)Pushover分析得到的極限位移確定各階推覆曲線(xiàn)上的倒塌點(diǎn)，結(jié)合由具體地震動(dòng)反應(yīng)譜基于Ry-μ-T關(guān)系得到的彈塑性需求譜，求得結(jié)構(gòu)倒塌點(diǎn)對(duì)應(yīng)的地震動(dòng)強(qiáng)度指標(biāo)，通過(guò)繪制

6、倒塌易損性曲線(xiàn)，計(jì)算結(jié)構(gòu)的倒塌安全儲(chǔ)備系數(shù)(CMR)，最終建立基于MPA的結(jié)構(gòu)倒塌安全儲(chǔ)備分析方法。本文對(duì)三維多層輕鋼結(jié)構(gòu)選用ATC-63報(bào)告中的20條遠(yuǎn)場(chǎng)地震波，基于MPA法求解的倒塌安全儲(chǔ)備系數(shù)與基于IDA求解得到的結(jié)果接近，兩者相差8.71％，且結(jié)果偏保守。而采用基于設(shè)計(jì)反應(yīng)譜的MPA法求解得到的倒塌安全儲(chǔ)備系數(shù)也具備良好的精度，與基于IDA求解的結(jié)果相差1.82％，且計(jì)算效率高，有利于工程界引入CMR這一指標(biāo)。
　　輕鋼結(jié)