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底部变截面自复位摇摆墙RC框架结构抗震性能研究

丁继辉  
【摘要】:在地震作用下,传统的框架结构易出现结构下部柱端部出铰而发生层屈服破坏机制,这样的层屈服破坏没有对材料性能进行充分利用,也没有充分发挥建筑的整体抗震性能,这在历次地震中屡见不鲜。具有自复位摇摆墙结构体系是近些年来提出的新型结构体系,这类结构体系在地震作用下对控制结构的屈服机制和残余变形等方面具有独特的优势。摇摆墙结构是具有较大刚度,放松了底部约束,对底部进行铰接连接,在地震力作用下,摇摆墙结构自身具有摇摆特性,使得框架部分的层间位移变形趋于均匀,控制了整个建筑物的变形模式,减少了层加速度,层间位移变形和层间位移角。摇摆墙中贯通预应力钢筋,这不仅减少了墙体的裂缝,保证了自身的刚度,而且增强结构自复位能力,减少了震后残余变形。本文提出了底部变截面自复位摇摆墙结构,其不仅满足摇摆特性,而且能够有效减少对底部边侧墙体的破坏,保证结构的有效性,其在改善结构的屈服机制和增强结构的抗倒塌能力方面也有独特的优势。文中以平面框架和一个整体三维的模型为例,利用PKPM软件,并按现行规范对算例进行计算,采用大型通用有限元软件MSC.Marc和MATLAB软件并行技术对结构算例进行了 IDA分析,统计出了结构抗震性能的各项指标,并得到以下主要成果:(1)本文改善了摇摆墙底部连接方式,提出了底部变截面新型自复位摇摆墙结构。(2)通过对平面框架进行计算分析,得到了摇摆墙结构在不同的地震动峰值加速度下抗震性能的各项指标,验证了底部变截面自复位摇摆墙结构体系在减少结构的变形指标和改善屈服机制上有着积极的作用。(3)通过对三维整体模型算例进行计算分析,得到了底部变截面自复位摇摆墙结构和剪力墙结构在大震和特大地震下的抗倒塌性能指标,计算表明,摇摆墙框架结构具有较小的倒塌率,较大的倒塌储备系数和可靠指标,具有更强的抗倒塌能力。


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