剛度串聯(lián)式耗能連梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)是高層建筑結(jié)構(gòu)中最常用的結(jié)構(gòu)類型之一，消能減振技術(shù)作為控制結(jié)構(gòu)振動(dòng)反應(yīng)的有效手段而越來(lái)越多地應(yīng)用于鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)。連梁作為鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)的重要構(gòu)件，在結(jié)構(gòu)體系中起到增加結(jié)構(gòu)側(cè)移剛度、傳遞墻肢間荷載和位移、擔(dān)當(dāng)結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防第一道防線、強(qiáng)烈地震作用下消耗振動(dòng)能量等重要作用。鑒于連梁的重要性，自上世紀(jì)六十年代以來(lái)國(guó)內(nèi)外學(xué)者先后提出了普通配筋連梁、斜向交叉暗撐配筋連梁、菱形配筋連梁、斜向交叉鋼筋連梁、雙連梁、勁性

2、連梁、剛性連梁、外貼鋼板式耗能連梁、剛度串聯(lián)式耗能連梁等多種連梁設(shè)計(jì)方案。其中鋼筋混凝土—軟鋼阻尼器剛度串聯(lián)式耗能連梁（以下簡(jiǎn)稱剛度串聯(lián)式耗能連梁）作為鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)消能減振領(lǐng)域內(nèi)的一項(xiàng)新技術(shù)，自提出以來(lái)逐漸被多個(gè)工程項(xiàng)目采納和使用。
　　剛度串聯(lián)式耗能連梁設(shè)計(jì)方案自上世紀(jì)九十年代被提出以來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了一定的研究。但目前國(guó)內(nèi)外研究成果主要集中于阻尼器類型的設(shè)計(jì)，而少有人研究阻尼器在結(jié)構(gòu)空間位置優(yōu)化布置的問(wèn)題。本文基于國(guó)

3、內(nèi)外研究現(xiàn)狀，針對(duì)剛度串聯(lián)式耗能連梁的設(shè)計(jì)概念、設(shè)計(jì)技術(shù)以及阻尼器沿結(jié)構(gòu)空間位置優(yōu)化等問(wèn)題進(jìn)行了研究。
　　本文主要研究工作匯總?cè)缦?
　　1.總結(jié)并分析了鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)連梁受力特征及剛度串聯(lián)式耗能連梁工作機(jī)理。首先對(duì)連梁的震害特征以及連梁橫截面剪切應(yīng)力沿結(jié)構(gòu)高度方向分布規(guī)律進(jìn)行分析。然后基于延性設(shè)計(jì)原理，闡述了雙肢剪力墻中耦合比的概念。最后根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)阻尼器工作原理，結(jié)合連梁內(nèi)力分布特征分析和連梁震害特征總結(jié)，分析了

4、組合耗能連梁的工作機(jī)理。
　　2.基于反應(yīng)譜理論擬合出考慮多因素的速度反應(yīng)譜阻尼效應(yīng)修正系數(shù)計(jì)算公式并剖析了減震系統(tǒng)工作原理。首先，介紹了地震反應(yīng)譜相關(guān)理論，并初步分析了兩大減震系統(tǒng)的工作機(jī)理以及其適用范圍。然后基于反應(yīng)譜理論詳細(xì)分析了兩大減震系統(tǒng)的減震原理。最后基于強(qiáng)震記錄擬合得到速度反應(yīng)譜阻尼效應(yīng)修正系數(shù)計(jì)算公式。
　　3.提出并分析了剛度串聯(lián)式減震結(jié)構(gòu)減震性能曲線基本理論、曲線構(gòu)建方法和曲線形式，并建立了基于減震結(jié)構(gòu)性

5、能曲線的剛度串聯(lián)式減震結(jié)構(gòu)初步設(shè)計(jì)方法。根據(jù)單自由度力學(xué)模型以及對(duì)應(yīng)的滯回曲線，并基于彈塑性反應(yīng)譜等效線性化方法的基本原理，推導(dǎo)出單自由度減震系統(tǒng)的等效周期、等效阻尼比計(jì)算公式。確定了減震結(jié)構(gòu)性能曲線繪制方法及關(guān)鍵技術(shù)，建立了剛度串聯(lián)式減震結(jié)構(gòu)減震性能曲線，探討了減震結(jié)構(gòu)性能曲線的工程應(yīng)用價(jià)值。提出了基于減震結(jié)構(gòu)性能曲線的剛度串聯(lián)式減震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)流程。
　　4.提出了軟鋼阻尼器沿鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)豎向布置的設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)

6、原則以及設(shè)計(jì)計(jì)算公式。研究了基于減震結(jié)構(gòu)性能曲線相關(guān)理論的多自由度減震系統(tǒng)阻尼器剛度沿結(jié)構(gòu)高度方向分配原則和方法。詳細(xì)分析了每一豎向布置原則的物理意義，并對(duì)五大豎向布置原則之間的關(guān)系進(jìn)行了探討。根據(jù)阻尼器沿結(jié)構(gòu)豎向布置五大原則所對(duì)應(yīng)的力學(xué)原理及計(jì)算公式，推導(dǎo)出結(jié)構(gòu)各層阻尼器剛度和延性系數(shù)分配計(jì)算公式。
　　5.提出了軟鋼阻尼器在鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)各層布置原則以及軟鋼阻尼器的設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)原則以及設(shè)計(jì)計(jì)算公式。提出了阻尼器沿結(jié)構(gòu)水

7、平向布置的基本原則?；谶B梁的實(shí)際工作性能和軟鋼阻尼器的力學(xué)特性，提出了剛度串聯(lián)式耗能連梁中金屬阻尼器設(shè)計(jì)的三大原則。根據(jù)力學(xué)理論和結(jié)構(gòu)材料特性，分別推導(dǎo)出各阻尼器設(shè)計(jì)原則所對(duì)應(yīng)的方法和公式。
　　6.采用本文建立的結(jié)構(gòu)消能減震設(shè)計(jì)方法，對(duì)一棟典型的鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行了消能減震優(yōu)化設(shè)計(jì)，并使用Seismostruct有限元分析軟件對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行了彈塑性時(shí)程分析驗(yàn)證，驗(yàn)證結(jié)果表明本文所確定的剛度串聯(lián)式消能減震設(shè)計(jì)方法科學(xué)合理、