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《西安建筑科技大学》 2004年
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高层建筑短肢剪力墙结构弹塑性模型及地震反应分析

王宁  
【摘要】: 短肢剪力墙结构是一种新型建筑结构形式,兼有框架结构和剪力墙结构的优点,其建筑功能、结构受力和工程造价均较合理,近年来在我国得到了广泛地应用和发展。但是,目前对于这种结构形式的理论分析和试验研究还比较少,尤其在弹塑性地震反应分析方面则更少。本文在这方面进行了研究。 根据短肢剪力墙结构的受力和变形特点,本文建立了异形截面墙元多垂直杆弹塑性分析模型,该模型摒弃了原有理论的平截面假定,考虑了剪力滞后效应的影响,引入了新的截面位移模式和节点自由度。本文提出的模型比较准确地模拟了墙体的客观状态,提高了模型的可靠性和计算精度。利用虚功原理和变分原理分别推导了T形、L形和一字形截面的短肢剪力墙空间单元刚度矩阵。推导了从局部坐标到总体坐标的变换矩阵,以及由于结点偏移引起的坐标变换矩阵,为短肢剪力墙结构整体分析提供了条件。 分析确定了短肢剪力墙弹塑性动力分析模型中拉压杆的轴向恢复力模型和剪切恢复力模型,以及连梁的恢复力模型,对于剪切恢复力模型考虑了正应力大小对剪切刚度的影响,从而使模型的变形及刚度取值更符合实际情况,连梁的恢复力模型采用考虑刚度退化的三折线型,可以较准确地模拟连梁的工作状况。本文对动力方程中恢复力向量的确定进行了分析说明。 采用MATLAB语言研制了高层建筑短肢剪力墙结构弹塑性地震反应分析程序DZTSD,该程序的计算结果可以反映短肢剪力墙结构中各根连梁以及墙肢在地震作用过程中的开裂、屈服以及塑性铰产生,同时能显示发生的时间,该程序还可以绘制出各层位移曲线、速度曲线和加速度曲线,并能够求出最大层间位移及最大层剪力。 应用程序DZTSD进行了算例分析,分别输入了四种不同的地震波,进行了常遇地震作用下的弹性分析和罕遇地震作用下的弹塑性分析。分析结果表明,短肢剪力墙结构抗震性能较好,适合于在7度区推广使用。
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