鋼筋混凝土聯(lián)肢剪力墻幾何參數(shù)非線性優(yōu)化分析.pdf

1、鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)體系由于具備較高的承載力和抗側(cè)剛度被廣泛應(yīng)用于高層建筑，其中聯(lián)肢剪力墻結(jié)構(gòu)為該體系的重要分支。聯(lián)肢剪力墻結(jié)構(gòu)不僅滿足了建筑的使用功能，而且設(shè)計(jì)合理的結(jié)構(gòu)能夠形成雙重抗震設(shè)防機(jī)制。然而對(duì)于鋼筋混凝土聯(lián)肢剪力墻幾何尺寸的優(yōu)化設(shè)計(jì)通常是在彈性階段僅考察對(duì)單一響應(yīng)量的影響規(guī)律，因此，深入研究鋼筋混凝土聯(lián)肢剪力墻的幾何參數(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)在彈塑性階段各響應(yīng)量的影響規(guī)律并綜合各響應(yīng)量的變化趨向完成優(yōu)化分析是不可或缺的。
　　本文以鋼

2、筋混凝土聯(lián)肢剪力墻為研究對(duì)象，連梁跨高比和墻肢高寬比為關(guān)鍵參數(shù)，遵循中心復(fù)合設(shè)計(jì)的CCF方案準(zhǔn)則并嚴(yán)格按照中國(guó)現(xiàn)行規(guī)范設(shè)計(jì)建立結(jié)構(gòu)模型。以頂點(diǎn)位移角和有害層間位移角作為變形控制指標(biāo)，采用靜力推覆分析、動(dòng)力時(shí)程分析和基于IDA的結(jié)構(gòu)地震易損性分析對(duì)結(jié)構(gòu)的承載能力、變形能力、剛度退化、損傷模式以及結(jié)構(gòu)各級(jí)性能水平的失效概率和儲(chǔ)備能力進(jìn)行了全面研究。并且進(jìn)一步基于非線性分析結(jié)果完成了雙因子二階響應(yīng)面分析以研究?jī)蓚€(gè)幾何參數(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)性能的影響規(guī)律，

3、以F檢驗(yàn)揭示了因子顯著性，應(yīng)用綜合優(yōu)化分析求得因子最優(yōu)值，從而優(yōu)化鋼筋混凝土聯(lián)肢剪力墻的設(shè)計(jì)方案。
　　通過(guò)本文的研究工作，得到的主要結(jié)論如下：
　?、俳Y(jié)構(gòu)的極限承載力和初始剛度隨著連梁跨高比的減小而提高，隨著墻肢高寬比的增大而降低，彈性耦連比在0.348~0.584之間的結(jié)構(gòu)延性較好。
　?、跓o(wú)論是頂點(diǎn)位移角、名義層間位移角還是有害層間位移角都在墻肢高寬比較小的情況下，連梁跨高比較小時(shí)響應(yīng)最小，而在墻肢高寬比中等或者

4、較大的情況下，連梁跨高比處于中等水平時(shí)響應(yīng)最小。
　?、圻B梁跨高比降低至接近小跨高比范疇時(shí)，結(jié)構(gòu)的層剪力增長(zhǎng)顯著，同時(shí)隨著墻肢高寬比的增大而明顯提高；各層連梁的端部彎矩隨著連梁跨高比的減小或者墻肢高寬比的增大而明顯增長(zhǎng)，同時(shí)連梁最大彎矩所在樓層高度比率降低；隨著墻肢高寬比的增大，各層墻肢底部彎矩顯著增長(zhǎng)；結(jié)構(gòu)的損傷程度在彈性耦連比處于0.487~0.642之間時(shí)相對(duì)較低。
　?、茈S著結(jié)構(gòu)變形的增加，結(jié)構(gòu)所承受的地震動(dòng)強(qiáng)度近似

5、線性提高，地震動(dòng)強(qiáng)度提高的梯度隨著連梁跨高比的減小或者墻肢高寬比的減小而加大；結(jié)構(gòu)的Sa（T1，5％）條件下θtop的對(duì)數(shù)標(biāo)準(zhǔn)差在結(jié)構(gòu)的基本自振周期大于1s后均較小并且趨于穩(wěn)定。
　　⑤無(wú)論在使用良好、功能中斷還是防止倒塌的性能水平下，結(jié)構(gòu)的墻肢高寬比越小或者連梁跨高比越小，結(jié)構(gòu)地震易損性的中位值越大，同等譜加速度下結(jié)構(gòu)的失效概率越低；根據(jù)中國(guó)現(xiàn)行規(guī)范設(shè)計(jì)的混凝土聯(lián)肢剪力墻結(jié)構(gòu)滿足了三水準(zhǔn)的設(shè)計(jì)要求而且彈性耦連比在0.487~0.

6、642之間的結(jié)構(gòu)抗倒塌的能力較好。
　?、抟越Y(jié)構(gòu)各性能水平的儲(chǔ)備系數(shù)來(lái)看，結(jié)構(gòu)的墻肢高寬比越小或者連梁跨高比越小時(shí)結(jié)構(gòu)的EMR越大；結(jié)構(gòu)的連梁跨高比處于中等水平時(shí)，結(jié)構(gòu)的PMR最高，并且墻肢高寬比越小，結(jié)構(gòu)的PMR越高；結(jié)構(gòu)的墻肢高寬比在較小或中等水平時(shí)，連梁跨高比越小，結(jié)構(gòu)的CMR越高，但墻肢高寬比較大時(shí)，連梁跨高比處于中等水平時(shí)，結(jié)構(gòu)的CMR最高；另外，隨著性能水平等級(jí)的提高，結(jié)構(gòu)的墻肢高寬比和連梁跨高比對(duì)儲(chǔ)備系數(shù)的影響逐漸降

7、低。
　?、呋谝蜃拥娘@著性分析表明，連梁跨高比對(duì)極限承載力、最大有害層間位移角、基底剪力、連梁最大彎矩和CMR的影響最大；墻肢高寬比對(duì)初始剛度、頂點(diǎn)位移角、最大層間位移角和地震易損性中位值的影響最大；連梁跨高比和墻肢高寬比對(duì)極限位移角、墻肢最大彎矩、EMR和PMR的影響相當(dāng)。
　?、鄮缀螀?shù)綜合優(yōu)化的研究表明，結(jié)構(gòu)的各響應(yīng)量均在墻肢高寬比達(dá)到最小時(shí)取得最優(yōu)值，連梁跨高比最優(yōu)值隨著墻肢高寬比的增大而指數(shù)型提高；墻肢高寬比處于