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钢筋混凝土大开间异形柱框架结构受力性能研究

靳杰  
【摘要】: 异型柱框架结构具有用料省、造价低、空间可得到充分利用、使用灵活方便、可改造性好等优点。但目前这种结构体系的应用和研究大多以小开间(3.3m左右)为主,且对异形柱框架结构的研究多数限于7度区,一般只进行了弹性阶段的研究。而对于经济效益较好、建筑功能更佳的大开间结构体系的研究较少。因此对大开间钢筋混凝土异形柱框架结构体系的弹塑性受力性能研究十分必要。 本文利用ANSYS有限元分析软件,建立三维空间模型,通过对比分析了大开间异形柱框架结构与矩形柱框架结构的频率、振型,发现两种框架频率相差不大,一、二、四、五阶平动频率几乎相等,但是异形柱框架结构的三、六阶扭转频率比对应的矩形柱框架结构三、六阶扭转频率稍高。用反应谱方法对比分析了异形柱框架结构与矩形柱框架结构在地震作用下的变形特性,表明结构的变形属于剪弯型,异形柱框架的楼层水平位移比矩形柱框架的楼层水平位移大,并且矩形柱框架结构的首层刚度较大,使其首层变形减小,但薄弱层上移。用时程分析法对比了异形柱框架结构与矩形柱框架结构在地震作用下的变形特性及内力分布情况,通过分析可知异形柱框架结构与矩形柱框架结构在两个方向的的各层线位移都差不多,L形柱与对应矩形柱的柱端剪力相比,在一个方向的柱端剪力大小是差不多,但另一个垂直方向的柱端剪力相差很大;而T形、十形柱与对应的矩形柱相比,它们两个方向的柱端剪力大小都相差不大。最后对异形柱框架结构以及T形柱分别建立三维实体有限元模型,分析了在水平位移荷载作用下的受力特点,表明异形柱框架结构在整体上表现了较好的延性,对结构抗震非常有利。T形截面柱构件在靠近柱根角部的区域首先出现水平的弯曲裂缝,而后随着荷载的增大,水平方向裂缝沿柱肢方向向受压区延伸,并向柱的上部扩展。


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