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《河北工程大学》 2017年
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摇摆填充墙—框架结构抗震性能研究

冯孟超  
【摘要】:钢筋混凝土框架结构在地震作用下容易出现层间屈服破坏现象,现行抗震设计要求“强柱弱梁”,在工程实践中往往难以实现,针对这种情况,国内外学者提出了摇摆墙-框架结构体系,能够协调框架的各楼层变形,避免形成变形集中。同时,填充墙作为一种非结构构件,其均匀布置时对主体结构的整体刚度、承载能力等均产生有利影响,但对结构的延性有所降低。本文在对摇摆墙-框架结构研究的基础上,结合填充墙框架结构体系,提出一种新型结构形式,即摇摆填充墙-框架结构体系。通过SAP2000和ABAQUS有限元软件进行数值模拟研究,以一个六层框架结构为算例,采用Pushover分析方法,对比纯框架、普通填充墙-框架和摇摆填充墙-框架结构的抗震性能,验证了摇摆填充墙实现的可行性,分析了摇摆填充墙的“摇摆”特点。采用动力时程分析方法,着重研究了摇摆填充墙-框架结构在动力状况下墙体的“摇摆”特点,并对比分析了摇摆填充墙-框架和纯框架的自振周期、位移响应、滞回特性以及耗能能力。研究结果表明:在水平地震作用较小时,摇摆填充墙与普通填充墙发挥作用相同,当地震作用达到一定强度时,该部分填充墙起到摇摆墙的作用;摇摆填充墙的加入,对于框架结构的自振周期影响并不大;摇摆填充墙能够改变并均匀结构层间变形分布,使框架的破坏机制变为整体型破坏,有效提高了结构的延性性能;摇摆后的填充墙墙体内力小于普通填充墙,破坏时间晚于普通填充墙,墙体的摇摆增大了结构的刚体位移,相应的减小了弹塑性位移;摇摆填充墙-框架结构在静力和动力模拟分析中均具备良好的抗震性能。
【关键词】:摇摆填充墙 填充墙钢筋混凝土框架 Pushover分析 ABAQUS动力时程分析 抗震性能
【学位授予单位】:河北工程大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TU352.11
【目录】:
  • 摘要5-6
  • Abstract6-10
  • 第1章 绪论10-20
  • 1.1 研究背景和意义10-12
  • 1.2 普通填充墙-框架结构研究现状12-14
  • 1.2.1 填充墙破坏模式及影响因素12-14
  • 1.2.2 填充墙对RC框架结构的影响14
  • 1.3 摇摆墙-框架结构研究综述14-19
  • 1.3.1 摇摆结构体系14-15
  • 1.3.2 国内外研究现状15-19
  • 1.4 本文的主要研究内容19-20
  • 第2章 摇摆填充墙-框架结构初步设计20-28
  • 2.1 框架-普通填充墙简化模型的研究20-22
  • 2.2 摇摆墙-框架结构设计22-24
  • 2.2.1 摇摆墙墙体的构造22-23
  • 2.2.2 墙下铰接点及楼层的连接件23-24
  • 2.3 摇摆填充墙-框架结构设计24-27
  • 2.3.1 摇摆填充墙-框架的设计理念24
  • 2.3.2 摇摆填充墙-框架的构造措施24-26
  • 2.3.3 摇摆填充墙-框架的优势26-27
  • 2.4 本章小结27-28
  • 第3章 摇摆填充墙-框架结构Pushover分析28-54
  • 3.1 摇摆填充墙模型的建立28-35
  • 3.1.1 模型概况28-30
  • 3.1.2 填充墙单元的数值模拟30-34
  • 3.1.3 摇摆填充墙基础的模拟34-35
  • 3.2 静力弹塑性分析35-50
  • 3.2.1 结构的承载力和延性35-37
  • 3.2.2 填充墙摇摆前后的内力分布37-41
  • 3.2.3 结构层间位移和楼层剪力41-47
  • 3.2.4 结构塑性铰分布和发展47-50
  • 3.3 填充墙的优化设计50-53
  • 3.3.1 摇摆填充墙的确定50
  • 3.3.2 各方案对比分析50-53
  • 3.4 本章小结53-54
  • 第4章 摇摆填充墙-框架结构动力时程分析54-74
  • 4.1 数值建模54-58
  • 4.1.1 模型概况54-55
  • 4.1.2 单元选取与截面定义55
  • 4.1.3 材料本构模型55-56
  • 4.1.4 地震波选取及调整56-58
  • 4.2 分析结果58-72
  • 4.2.1 结构自振特性58
  • 4.2.2 摇摆特点分析58-62
  • 4.2.3 结构位移反应分析62-68
  • 4.2.4 基底剪力时程曲线特性分析68-69
  • 4.2.5 滞回曲线特性分析69-72
  • 4.3 本章小结72-74
  • 结论与展望74-76
  • 参考文献76-80
  • 致谢80-81
  • 作者简介81
  • 攻读硕士学位期间发表的论文和科研成果81-82

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