含格构化体系柱的框架结构抗震性能研究

摘要

近年来，世界各地地震频发，给世界人民带来了巨大的损失。作为常用的结构形式—框架结构，在历次地震中，框架结构的震害比较严重，从而导致其抗震性能并不让人满意。因此，如何提高框架结构的抗震性能已经迫在眉睫。本文基于如何提高框架结构的抗震性能，提出了一种新型的框架体系—含格构化体系柱的RC框架结构，并对其进行了抗震性能研究。
　　 试验设计了3个两层单跨的RC1/4框架结构模型，并对其进行了低周反复荷载试验，对试件的开裂分布进行了描述，研究了试件的破坏特征、承载力、变形、耗能和刚度，并对试件的破坏机理进行了详细的分析，分析结果表明，交叉支撑能够相应的提高框架结构体系的水平承载力、抗侧移刚度以及耗能总量，但结构的延性和变形能力会相应降低。支撑体系改变了框架的耗能机制，使得框架柱从主要耗能构件变成了次要耗能构件，由于支撑先于框架破坏，从而为框架多提供了一道抗震防线，因此提高了框架结构的抗震性能。
　　 试验还设计了2个体系柱模型，研究了砌体填充墙对体系柱的抗震性能影响，对带填充墙的体系柱与空体系柱进行对比试验研究。研究了带砌体填充墙的体系柱的滞回特性、承载力、抗侧移刚度以及强度，并从受力机制方面揭示了砌体填充墙与体系柱的共同工作原理。
　　 采用有限元软件SAP2000对框架模型进行了Pushover分析，得到结构的Pushover曲线以及塑性铰的发展规律，并与试件试验得到的骨架曲线进行对比分析。由于软件分析和试验存在加载制度上的差异，从而导致Pushover曲线上的承载力比试验骨架曲线上的要大一些，但是大致规律还是基本保持一致性。
　　 最后提出了一种基于抗力利用率的构件易损性系数量化方法，以及改进了结构鲁棒性系数的计算。分析比较了三个含不同体系柱RC框架的构件重要性系数、构件易损性系数以及结构鲁棒性系数。结合算例证实了在体系柱内加支撑是提高含体系柱RC框架结构鲁棒性非常有效的方法。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 概述

1．2 框架结构抗震的国内外研究现状

1．2．1 国内的研究现状

1．2．2 国外的研究现状

1．3 “强柱弱梁”的研究现状

1．4 框架-支撑的研究现状

1．5 本文的主要研究内容

第2章 含体系柱的框架结构抗震试验研究

2．1 引言

2．2 试验简介

2．2．1 试件设计

2．2．2 测点布置与量测方法

2．2．3 试件制作

2．3 试验装置及加载制度

2．3．1 试验装置

2．3．2 加载制度

2．4 试验现象

2．4．1 试件破坏过程描述

2．4．2 试件裂缝分布及破坏形态

2．5 试验结果分析

2．5．1 滞回曲线

2．5．2 骨架曲线

2．5．3 刚度退化

2．5．4 强度退化

2．5．5 变形及延性

2．5．6 耗能能力

2．6 破坏及耗能机理分析

2．7 小结

第3章 带填充墙的体系柱抗震试验研究

3．1 引言

3．2 试验概况

3．2．1 试件设计与制作

3．2．2 试验方案

3．3 试验过程

3．4 试验结果分析

3．4．1 滞回特性

3．4．2 骨架曲线

3．4．3 刚度退化

3．4．4 强度退化

3．5 受力机制分析

3．6 小结

第4章 含体系柱的框架结构Pushover分析

4．1 引言

4．2 Pushover分析模型及加载

4．2．1 模型的建立

4．2．2 塑性铰的定义

4．2．3 荷载工况的定义

4．3 Pushover分析过程

4．4 Pushover分析结果

4．4．1 模型的Pushover曲线

4．4．2 模型的塑性铰开展规律

4．4．3 试验数据对比分析

4．5 小结

第5章 含体系柱的框架结构鲁棒性分析

5．1 引言

5．2 结构鲁棒性的计算

5．2．1 构件重要性系数

5．2．2 构件易损性系数

5．2．2 结构鲁棒性指标

5．3 模型及计算流程

5．3．1 分析模型

5．3．2 鲁棒性计算流程

5．4 计算结果及分析

5．4．1 计算结果

5．4．2 结果分析及对比

5．5 小结

结论及建议

参考文献

致谢

附录A 攻读硕士学位期间发表的论文