自复位框架-摇摆墙体系抗震性能及设计方法研究

摘要

地震的随机性往往使得普通建筑物遭遇比本地区设防烈度更为严重的地震作用，导致建筑物严重破坏，因此近年来具有自复位功能的框架-摇摆墙结构受到众多学者和专家的关注。自复位框架-摇摆墙结构体系是一种新型抗震结构体系，该种结构体系是具有自复位能力的摇摆墙结构，震后不需修复或者稍加修复就能恢复使用功能。本文在原框剪结构体系的基础上弱化部分剪力墙底部约束，由固接变为铰接，放松结构整体侧向约束，使之成为框架-摇摆墙结构体系；同时在摇摆墙中埋设预应力筋，预应力筋与基础可靠连接，构成具有自复位功能的框架-摇摆墙结构体系。
　　本文利用有限元软件SAP2000对原框剪结构、框架-摇摆墙结构以及自复位框架-摇摆墙结构进行静力弹塑性分析和非线性动力时程分析，通过改变剪力墙底部的约束和埋设在摇摆墙中预应力筋数量，研究三种不同结构体系抗震性能。依据三种不同结构体系研究结果总结一套由框剪结构改造成自复位框架-摇摆墙结构的研究设计方法，为今后提升建筑结构抗震性能提供有价值的参考。本文主要研究工作如下：
　　1、针对框剪结构和框架-摇摆墙结构不同的抗震性能，采用有限元软件SAP2000对其进行静力弹塑性分析，并对结构周期、性能点、塑性铰分布以及结构层间位移等数据进行分析，对比框架-摇摆墙结构和框剪结构抗震性能。
　　2、针对框剪结构、框架-摇摆墙结构和自复位框架-摇摆墙结构不同抗震性能，采用有限元软件 SAP2000对其进行非线性动力时程分析，并对层间位移、层间位移角、残余变形、墙体内力等数据进行系统分析，对比分析三种不同结构体系的抗震性能。
　　3、通过改变自复位框架-摇摆墙结构中预应力筋钢束的数量，对其进行地震仿真模拟分析，研究摇摆墙中预应力筋的应力对该种结构体系抗震性能的影响。
　　4、依据对三种不同结构体系的建模、分析等研究过程，提出一套由普通框剪结构改造成具有更高抗震性能自复位框架-摇摆墙结构研究设计方法。并针对地震中建筑结构时常出现的集中损伤部位，设计一种可更换组合钢板耗能混凝土梁柱节点，为结构减震设计提供了参考。
　　5、针对青岛地区某一工程实例，按照本文提出的设计方法把框剪结构改造成自复位框架-摇摆墙结构，采用有限元软件SAP2000模拟分析，分析结果支持了本文研究结果的准确性和可靠性。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 研究背景、目的和意义

1.2 自复位框架-摇摆墙结构

1.3 国内外研究现状

1.4 本文研究的主要内容

第2章 自复位框架-摇摆墙模型的建立

2.1 引言

2.2 工程概况及设计条件

2.3 研究模型的建立

2.4 本章小结

第3章 框剪结构、框架-摇摆墙结构及自复位框架结构体系的Push over分析

3.1 引言

3.2 静力弹塑性分析方法

3.3 抗震性能对比分析

3.4 本章小结

第4章 框剪结构、框架-摇摆墙结构及自复位框架-摇摆墙结构的动力时程分析

4.1 引言

4.2 预应力筋

4.3 地震波的选取

4.4 非线性动力时程抗震性能分析

4.5 工程实例

4.6 本章小结

第5章 自复位框架-摇摆墙结构体系的设计方法

5.1 引言

5.2 摇摆墙墙体的设计

5.3 预应力筋的设计方法

5.4 可控铰节点的设计

5.5 装配式施工

5.6 本章小结

第6章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间论文发表及科研情况

致谢