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《武汉科技大学》 2010年
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RC异形柱框架—短肢剪力墙结构抗震性能的有限元分析

林士磊  
【摘要】:异形柱框架-短肢剪力墙结构体系是一种较为创新的新型体系,它介于异形柱框架-剪力墙结构和异形柱框架之间的一种组合结构体系。一方面,较短的墙肢布置起来更加灵活,且减小了结构刚度和自重,从而减小了地震力;另一方面,它继承了异形柱框架结构诸多优点,在一定程度上突破了其在高度上的限制。国内外以往的研究大多是对短肢剪力墙或者异形柱结构进行单独的讨论,在各自的范围内进行研究和实验。国内的现有的研究成果主要集中在异形柱方面,而且对异形柱的研究主要集中在正截面的承载力计算上。斜截面的承载力计算公式目前主要是根据有限的试验结果,通过数学回归分析得到的,这种现状还不能满足工程抗震分析的急切需要。 本文利用流行的有限元软件ANSYS对异形柱框架-短肢剪力墙结构体系在天津地震波(7级)下的承载力、延性以及抗震性能等进行了研究,通过模拟计算来分析其结构体系特征,具体工作包括以下内容: (1)首先,本文利用ANSYS软件建立了三组不同异形柱构件肢宽厚比(3、3.5、4)的异形柱框架-短肢剪力墙结构体系模型,并对三组不同肢宽厚比情形下的模型进行了单调荷载模拟加载试验、低周反复荷载加载试验、以及在地震模拟地震作用下加载试验,进行了相应的分析计算,初步得出了三组试件在不同加载制度下的力-位移状态、承载力、破坏状态、抗震性能。 (2)根据异形柱框架-短肢剪力墙结构分析中的应力等值图,我们可以得出这样的结论,在结构中,连梁与异形柱相联的部位、连梁与短肢剪力墙的联接部位的上下底面,以及各异形柱的底部,都会出现较大的应力集中现象。随着肢厚比的增大,结构的延性并没有随着明显的提高或者明显的降低,说明在异形柱肢厚比在(3~4)的范围内,肢厚比的变化对结构的延性影响有限。 (3)其次,对ANSYS模型的计算结果进行理论分析,在地震反复荷载作用下,连梁延性非常好,数量可观的塑性铰可以吸收大量的地震能量。随着异形柱肢厚比的增大,结构的刚度有所增大,使得结构的振动频率增大,而增大效果随着肢厚比线性的增大效果呈下滑趋势。由此可得出,肢厚比小则结构的强度储备少,安全性差;肢厚比大则材料性能不能充分发挥,经济性较差。经过比选,从结构的综合性能看异形柱肢厚比为3.5左右的异形柱框架结构整体性较好,材料能充分发挥其性能。
【学位授予单位】:武汉科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TU375.4

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