内填芯钢框中心支撑RC框架抗震性能研究

摘要

内填芯钢框中心支撑RC框架结构（简称CSFBF）是一种双重抗侧力结构体系，具有承载力高、抗侧刚度大，耗能能力强等特点;最大的优点是在地震发生后芯钢框中心支撑损坏可以被修复。由于RC框架与芯钢框中心支撑之间的复杂作用，CSFBF结构的破坏形式、传力机理等错综复杂。对CSFBF结构抗震性能进行研究具有理论意义，还具有工程价值。本文主要采用ABAQUS有限元软件对CSFBF结构进行数值模拟分析，主要完成了以下一些工作:
　　(1)通过PKPM软件完成7度抗震设防烈度下RC框架结构配筋设计。将抗震设防烈度提高到8度，对一榀RC框架采用不同大小、不同截面尺寸的芯框中心支撑进行加固，通过SAP2000软件建立二维框架模型，并作Pushover分析。根据支撑先于框架梁、柱的屈服机制，得到芯框大小的相对合理范围。
　　(2)应用ABAQUS软件建立一榀单层单跨带芯钢框中心支撑RC框架(BASE试件)有限元模型，并对已有相关试验模拟分析，验证了建模方法的可行性。对比分析了RC框架、交叉形耗能支撑RC框架及芯框中心支撑RC框架的滞回性能。
　　(3)探讨了BASE试件的滞回性能、延性、刚度退化规律及耗能能力，并在不同的混凝土损伤因子下分析BASE试件的抗震性能。
　　(4)分析了芯框大小，芯框水平支撑长度、竖向支撑长度对CSFBF结构滞回性能、刚度退化、延性和耗能能力的影响规律。根据滞回性能的相关参数给出了芯框尺寸合理大小的设计建议。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 概述

1．2 支撑体系抗震加固技术

1．3 支撑加固RC框架的研究动态

1．4 以往研究的不足

1．5 本课题的提出、研究意义以及主要内容

第二章 试件设计

2．1 模型的结构设计

2．1．1 RC框架模型

2．1．2 芯钢框中心支撑RC框架模型设计

2．2 计算一榀CSFBF结构设计荷载

2．3 设计依据

2．3．1 设计方法

2．3．2 中心支撑抗震构造措施

2．4 分析计算

2．4．1 结构计算参数

2．4．2 芯钢框中心支撑截面选取

2．4．3 Pushover分析

2．4．4 模型结果分析

2．4．5 BASE试件设计

2．5 BASE试件介绍

2．6 本章小结

第三章 有限元模型的建立与验证

3．1 有限元模型的建立

3．1．1 有限元模型

3．1．2 单元划分

3．1．3 混凝土本构模型

3．1．4 钢材及钢筋的本构关系

3．1．5 加载制度

3．1．6 破坏准则

3．2 单层单跨内填耗能段交叉钢支撑RC框架拟静力试验验证

3．2．1 试验概况

3．2．2 有限元模拟

3．2．3 有限元模型的验证

3．3 交叉形与芯框中心支撑加固RC框架的滞回性能对比分析

3．3．1 芯框中心支撑RC框架设计

3．3．2 受力机理

3．3．3 滞回曲线

3．3．4 骨架曲线

3．3．5 刚度退化

3．3．6 耗能能力

3．3．7 滞回性能对比结论

3．4 本章小结

第四章 单层单跨芯框中心支撑RC框架的抗震性能

4．1 BASE试件的有限元模拟分析结果

4．1．1 单向推覆分析

4．1．2 滞回曲线

4．1．3 骨架曲线

4．1．4 延性

4．1．5 刚度退化

4．1．6 耗能能力

4．2 基于CDP模型损伤参数分析BASE试件的滞回性能

4．2．1 CDP模型损伤参数选取

4．2．2 不同损伤因子下的BASE试件有限元模拟分析结果

4．2．3 有限元模拟结果总结

4．3 本章小结

第五章 芯框大小对CSFBF结构抗震性能的影响

5．1 SF系列试件设计方案

5．2 SF系列试件模拟结果

5．2．1 单向推覆分析

5．2．2 滞回曲线

5．2．3 骨架曲线和延性

5．2．4 刚度退化

5．2．5 耗能能力

5．3 芯钢框高跨比系列试件

5．3．1 SFH系列试件

5．3．2 SFV系列试件

5．4 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

作者简介

攻读硕士学位期间发表的论文