小高层住宅楼结构不同剪力墙体系抗震性能的研究

摘要

随着我国城镇化水平的不断深入，工程建设用地紧张的问题日益突出。高层建筑成为目前房地产开发项目的主要类型。这其中建筑总层数在10-15层的小高层住宅楼项目，因容积率低，上下交通方便，居住感觉舒适等诸多优点，而得到市场的广泛青睐。在此类建筑结构设计中，剪力墙结构因为布置灵活，无构件突出，抗震性能好等优势成为大多数住宅楼采用的结构形式。本文以8度抗震设防地区某小区11层住宅楼工程为研究背景，对适用于小高层建筑的两种主要剪力墙形式，即含较多短肢剪力墙的结构体系和普通剪力墙结构体系，进行抗震性能对比分析，及经济性能比选，得出两种结构体系抗震性能以及经济性能的差异。为今后此类建筑结构设计选型提供依据。
　　 本文在现有理论研究成果的基础上做了以下工作:
　　 1.以建筑设计为条件，在结构设计软件PKPM中按两种剪力墙结构体系建立设计计算模型。其中普通剪力墙模型为减小扭转破坏，将墙肢尽量沿外墙布置。根据计算结果对设计不合理之处进行调整，使分析模型满足设计要求，并进行工程量统计。
　　 2.对调整合理的分析模型在有限元分析软件MIDAS/GEN中建立分析模型。对两分析模型进行多遇地震作用下的模态分析，获得结构自振周期，各自振型下对应的结构变形形式;进行地震反应谱分析，得到两结构在地震力作用下的层位移、层间位移和层间位移角等信息;对两结构模型进行多遇地震作用下时程分析补充计算，选取两条天然地震波和一条人工波加载至结构模型，得到两结构在三条不同地震波下，顶层节点的位移时程响应曲线、层位移及层间位移曲线和结构底部剪力等时程响应结果。
　　 根据两结构模型的抗震性能数据及工程量统计数据对比分析。本文提出在高设防烈度地区小高层建筑结构选型应优先考虑墙肢构件布置合理的普通剪力墙结构。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 本文的研究背景

1．2 高层建筑设计原则和结构选型

1．2．1 高层建筑结构体系

1．2．2 各种结构体系适用范围

1．3 小高层建筑存在性与优越性

1．3．1 多层建筑与高层建筑的优缺点

1．3．2 小高层建筑的优越性

1．4 小高层住宅楼不同结构形式对比

1．4．1 各种结构体系特点

1．4．2 短肢剪力墙结构

1．5 本课题的研究内容

第二章 剪力墙结构设计

2．1 混凝土结构概率设计

2．1．1 功能函数、极限状态方程

2．1．2 结构可靠度、失效概率、安全等级及可靠指标

2．1．3 荷载取值

2．1．4 材料强度取值

2．2 剪力墙结构及分类

2．2．1 单片剪力墙构件分类

2．2．2 根据剪力墙上开洞的分类

2．3 影响剪力墙结构抗震性能的因素

2．3．1 混凝土强度影响

2．3．2 剪跨比的影响

2．3．3 轴压比影响

2．3．4 边缘构件及其配筋对结构的影响

2．3．5 墙肢内分布筋影响

2．4 剪力墙抗震设计方法

2．4．1 抗震分析基本理论

2．4．2 抗震设计方法

第三章 分析模型的建立

3．1 分析软件的介绍

3．1．1 PKPM系列软件

3．1．2 MIDAS／GEN(迈达斯)系列软件

3．2 分析模型工程概况

3．2．1 结构模型计算荷载及参数选取

3．2．2 抗震性能要求

3．2．3 计算荷载效应组合

3．2．4 建筑基本构造

3．3 剪力墙布置原则

3．3．1 结构布置一般原则

3．3．2 普通剪力墙结构布置原则

3．3．3 短肢剪力墙结构及布置原则

3．4 剪力墙结构设计构造要求

3．5 分析模型的建立

3．5．1 分析模型在PKPM软件中建模

3．5．2 分析模型在MIDAS／GEN软件中建模

3．6 经济性能对比

3．7 本章小结

第四章 结构静力分析结果

4．1 模态分析

4．1．1 模态分析方程

4．1．2 模态分析结果

4．2 其他静力学分析结果

4．2．1 肢剪力墙地震倾覆力矩

4．2．2 结构位移比

4．2．3 结构轴压比

4．2．4 结构侧移及反应力

4．3 地震反应谱分析

4．3．1 反应谱分析理论

4．3．2 反应谱分析参数

4．3．3 反应谱分析结果

4．4 本章小结

第五章 结构动力特性分析

5．1 动力时程分析理论

5．2 时程分析步骤

5．3 地震波的选取

5．3．1 选用原则

5．3．2 选取方法

5．4 时程分析结果

5．4．1 时程分析参数设置

5．4．2 地震波选取

5．4．3 两种体系时程分析结果对比

5．5 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 本文主要结论

6．2 不足与展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文