钢板外包FRP组合剪力墙结构动力时程分析

摘要

钢板剪力墙延性及耗能良好，作为一种优秀的抗侧力构件应用于多高层建筑结构体系。但普通钢板剪力墙在水平力作用下钢板易发生面外屈曲，通过在普通钢板剪力墙的一侧或者两侧粘贴FRP，可为钢板提供可靠的约束，抑制其面外屈曲，由此形成钢框架-钢板外包FRP组合剪力墙。
　　目前国内外对钢框架-钢板外包FRP组合剪力墙结构静力弹塑性研究取得了一定的成果，但钢框架-钢板外包FRP组合剪力墙结构在双向地震作用下动力特性的研究才刚刚起步，因此，有必要对钢框架-钢板外包FRP组合剪力墙结构在罕遇地震下的动力特性进行系统研究。
　　本文首先利用有限元软件SAP2000非线性分层壳单元建立钢框架-钢板外包FRP组合剪力墙简化分析模型，并对比相关试验验证了所建模型的合理性；然后，采用济南某指挥中心的结构形式，通过 PKPM软件建立三维空间钢框架-钢筋混凝土剪力墙结构有限元模型，得到了模型结构的初步尺寸，并验证了有限元相关参数符合国家规范规定。最后，通过替换PKPM模型剪力墙的形式，利用SAP2000建立钢框架-钢板双面外包FRP组合剪力墙结构有限元模型（BASE模型），在 BASE模型的基础上，根据内填墙板的类型和节点刚度的变化，建立两个系列共8个有限元模型，并对上述模型进行振型分解反应谱分析和非线性动力时程分析。
　　研究结果表明：（1）从墙板类型角度看，在多遇地震作用下，四种钢框架-剪力墙结构楼层位移和层间位移角都相对较小，表现出良好的抗侧能力；在罕遇地震作用下，四种钢框架-剪力墙结构楼层位移都有很大增加，但层间位移角满足规范限值要求，表现出较好的抗侧能力，其中钢框架-钢板单双面外包FRP组合剪力墙结构的顶点位移曲线和顶点加速度曲线波动最小且平稳，满足抗侧刚度要求且具有较好的延性，抗震性能最好。（2）从节点刚度角度看，无论是在多遇地震还是罕遇地震作用下，框架节点刚度对钢框架-钢板双面外包FRP组合剪力墙结构动力响应有一定程度的影响，且随节点刚度的增大，顶层位移峰值减小，基底剪力和顶点加速度峰值增大；在钢板外包FRP组合墙提供足够高的抗侧刚度的条件下，采用半刚性节点更有利于抗震。
　　钢框架-钢板外包FRP组合剪力墙结构的应用前景十分广阔。本文对影响该结构动力特性的几个因素进行了不同方面的分析，为进一步的理论研究和实际应用提供参考。

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第一章 绪 论

1.1引言

1.2钢板剪力墙背景

1.3 本文研究工作

第二章 有限元模拟

2.1 概述

2.2 有限元模型

2.3 试验验证

第三章 反应谱分析

3.1 概述

3.2基本原理

3.3 模态分析

3.4 反应谱分析在SAP2000中的实现

3.5 反应谱分析结果

第四章 时程分析

4.1 概述

4.2基本原理

4.3 时程分析在SAP2000中的实现

4.4 时程分析结果

4.5 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

致谢

附录