采用混合施工方法的框架结构受力分析及方案优化

摘要

框架结构的施工顺序是先建造主体框架，再自上而下地砌筑填充墙。然而对于村镇部分不实施监管的建筑，某些施工单位为了缩短工期、节约造价，采用类似砌体结构的施工顺序，将作为非结构构件的填充墙与框架主体同时施工，这种施工方法明显不符合抗震规范关于填充砌体隔墙与框架柱宜脱开或柔性连接的规定，但考虑到6度设防的底层框架-抗震墙房屋在建造约束砌体抗震墙结构时应采用先砌墙后浇框架的施工顺序，依据该规定，可考虑采用约束砌体抗震墙结构施工顺序的混合施工方法对混凝土框架结构进行施工。这种施工方法被称为混合施工法，形成的约束砌体框架可以很好地解决建筑外墙与混凝土结合部位产生裂缝渗水的问题，但是施工方法的可行性、结构的抗震性能有待于研究与论证。本文使用有限元软件对采用混合施工法的框架结构进行抗震性能分析，并对采用不同施工顺序的结构模型进行施工过程仿真模拟。研究内容包括:
　　(1)对比试验验证模型正确，并使用ABAQUS软件模拟分析采用混合施工法的单层单跨框架结构在低周往复荷载作用下的抗震性能;
　　(2)对多层框架结构模型分别采用混合施工法和常规施工法，对比模拟其在施工荷载作用下构件的内力变化和变形，并使用SAP2000软件进行仿真结果的一致性验证。进而设计三种结合混合施工法和常规施工法施工顺序的施工方案，通过施工过程的内力和变形分析，对比并选择较优的施工方案，并分别在多遇和罕遇水平地震作用下对采用不同施工方案的结构模型进行动力时程分析;
　　(3)从两种墙体块材的比选和梁、柱钢筋的配筋设计方面对采用混合施工方法的框架结构提出优化设计建议。
　　研究结果表明:对比发现采用混合施工法的框架结构抗震性能较好;在施工荷载作用下的多层框架全楼采用混合施工法要比常规施工法的结构受力和变形性能好，并且每两层采用混合施工法间隔楼层采用常规施工法的施工方案为最佳方案;时程分析结果显示，采用混合施工法的框架结构在地震作用下的时程响应满足规范的要求，且墙体选用混凝土小型空心砌块比多孔烧结页岩砖更偏于安全。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 约束砌体框架结构研究现状

1．3 混凝土结构施工过程研究现状

1．4 研究意义与目的

1．5 本文研究内容

1．6 本章小结

2．1 引言

2．2 非线性有限元理论

2．2．1 有限单元法的基本理论与分析过程

2．2．2 非线性有限元类型

2．2．3 材料本构关系

2．3 施工力学原理及“生死单元法”简介

2．3．1 施工过程力学理论及基本假设

2．3．2 “生死单元”原理

2．4 本章小结

第三章 采用混合施工法框架的抗震性能研究

3．1 引言

3．2 ABAQUS模型的参数验证

3．2．1 试验概况

3．2．2 有限元仿真模拟

3．2．3 试验与仿真结果的对比

3．3 采用不同施工方法的框架结构抗震性能分析

3．3．1 有限元模型的建立

3．3．2 仿真结果对比分析

3．4 本章小结

第四章 不同施工方案的结构模型设计及结构动力时程分析

4．1 引言

4．2 结构模型设计

4．3 施工过程的结构仿真分析

4．3．1 施工流程

4．3．2 施工过程的ABAQUS仿真分析

4．3．3 仿真结果对比与分析

4．3．4 ABAQUS和SAP2000模型仿真一致性验证

4．4 施工方案设计及仿真模拟

4．4．1 施工方案设计

4．4．2 仿真结果对比与分析

4．5 施工方案的结构动力时程分析

4．5．1 时程分析理论及地震波选取

4．5．2 结构动力时程仿真模拟

4．6 时程结果对比与分析

4．6．1 结构破坏形态分析

4．6．2 结构动力时程响应

4．6．3 结构抗震性能评估

4．7 本章小结

第五章 采用不同施工方案的框架结构设计建议

5．1 引言

5．2 不同施工方案的总体评价

5．3 采用混合施工法的结构设计建议

5．3．1 墙体材料的比选

5．3．2 结构构件的优化设计

5．4 本章小结

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

附录

致谢