水平及竖向强震作用下混凝土框架结构抗剪性能研究

摘要

近场地震动相对于远场地震动具有更加复杂的破坏特性，其丰富的速度脉冲成分以及显著的竖向地震分量使混凝土柱更易发生压屈或剪切破坏，从而引起建筑结构的脆性倒塌。本文采用动力时程分析法，研究近断层水平及竖向强震作用下混凝土框架柱轴力及框架梁、柱的抗剪性能的变化规律，对框架结构抗震性能的衰减以及坐层倒塌的本质进行解析。本文主要内容及结论如下：
　　1.采用一榀10层3跨平面RC框架结构作为分析对象，通过动力时程分析，探讨水平和竖向地震联合强震作用下框架柱轴力的分布模式。研究结果表明，当竖向地震作用强度较大时，框架柱出现的最大轴压力能达到初始值的2~3倍，并有较多楼层的框架柱出现拉力，边柱最大拉力一般出现在下部楼层，而中间柱最大拉力出现在中部楼层；竖向地震作用对混凝土框架结构上部柱的影响大于下部柱,对边柱的影响大于中间柱，竖向地震强度本身比峰值比对混凝土框架柱轴力的影响更加明显；竖向地震频率特征对框架柱轴力有很大影响，抗震规范建议通过缩放水平地震记录而获得竖向地震记录的方式进行竖向地震响应分析，可能低估竖向地震对结构动力反应的影响。
　　2.以4层大跨RC平面框架结构为分析对象，采用正交试验设计方法，分析水平及竖向强震联合作用下,峰值比、剪跨比、竖向振动周期及初始轴压比对混凝土框架梁、柱抗剪性能的影响。研究结果表明，随着峰值比的增加，框架梁、柱的抗剪性能系数呈减小趋势；框架梁、柱的抗剪性能系数均随着剪跨比的增加有相同变化趋势，即先增大后减小，当剪跨比为3.0时，梁和柱的抗剪性能系数同时达到峰值；竖向振动周期增大对框架梁、柱抗剪性能有明显的削弱作用；框架梁、柱的抗剪性能系数均随框架柱的初始轴压比的增大呈先增大后减小的趋势，但梁和柱的抗剪性能系数峰值对应的轴压比分别为0.45与0.40；水平与竖向强震耦合作用下，混凝土框架结构可能发生柱先于梁剪切破坏的“强梁弱柱”失效模式。

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第1章 绪论

1.1 引言

1.2 研究背景及意义

1.3强震作用下混凝土建筑结构抗剪性能研究现状

1.4 本文主要研究内容

第2章 竖向地震动与抗剪承载力计算模型

2.1. 竖向地震动特征

2.2 国内外对竖向地震作用的规定

2.3 抗剪承载力计算模型

2.4 软件模型验证

2.5 小结

第3章 双向地震作用下混凝土框架轴力分布模式研究

3.1 前言

3.2地震记录和框架模型

3.3 分析结果与讨论

3.4 小结

第4章 强震作用下混凝土框架梁、柱抗剪性能研究

4.1 前言

4.2 参数设置与正交设计

4.3 地震输入与框架结构

4.4 参数分析

4.5 小结

第5章 结论与展望

5.1 结论

5.2 创新点

5.3 展望

参考文献

致谢

附录A 攻读硕士学位期间发表的学术论文

附录B 攻读硕士学位期间参与的科研项目