传统风格建筑钢-混凝土组合框架拟动力试验研究

摘要

中国古建筑因其独特的结构形式和布置规模，成为世界上独具风格的一门建筑学科，是中华民族珍贵的文化遗产。随着社会的进步与发展，古建筑在防火和防腐蚀方面的缺陷日益显著。随着新技术和新材料在建筑行业的运用，具有传统风格的建筑开始在中国建筑领域兴起，它既可以对中国传统文化的继承和发扬，同时又能满足现代的功能需求。但由于传统风格建筑设计并没有一个成熟的设计规范，因此有必要对传统风格建筑的抗震性能进行研究。 为了研究传统风格建筑钢-混凝土组合框架的抗震性能，以位于抗震设防烈度7度区的某传统风格建筑为原型，制作一榀1:2平面框架模型。对其进行拟动力试验研究，通过对模型施加经过调幅的具有不同地震加速度的El Centro波、Taft波、兰州波以及汶川波，观察模型的受力过程和破坏形态，对结构在地震作用下的位移时程曲线、恢复力时程曲线、恢复力特征曲线和变形能力进行研究。试验结果表明：在水平地震作用下，横梁基本处于弹性阶段，斗拱和穿插枋破坏较为严重，传统风格建筑钢-混凝土组合结构的穿插枋在水平地震作用下起到第一道抗震防线的作用；恢复力特征曲线出现一定程度的“捏拢”现象，最后发展成为“反S形”。在7度多遇地震和设防地震作用下，传统风格建筑钢-混凝土组合框架具有足够的强度和刚度，整个模型处于弹性状态；极限弹塑性层间位移角约为1/104~1/77，满足规范要求，表现出较好的抗侧能力，能够实现“大震不倒”的抗震要求。研究分析表明传统风格建筑钢-混凝土组合框架具有良好的抗震性能。 在试验结果的基础上，利用有限元分析软件SAP2000对试验模型进行弹塑性时程分析，得到在不同地震波作用下传统风格建筑钢-混凝土组合框架的位移时程曲线，其模拟结果与试验结果比较吻合。在此基础上，研究了该类结构的变形能力，分析其在罕遇地震作用下结构的塑性铰出铰顺序和分布规律，对该类结构的动力性能有了更深的认识。 本文通过试验研究和有限元分析，其研究成果可为传统风格建筑抗震性能的进一步研究和实际工程应用提供一定的借鉴意义。

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1绪论

1.2.2传统风格建筑的结构体系

1.3传统风格建筑与古建筑的区别

1.4.1传统风格建筑研究现状

1.4.2钢-混凝土组合框架拟动力研究现状

1.5本文研究主要内容

2传统风格建筑钢-混凝土组合框架拟动力试验

2.1.2试件制作

2.2试验测试内容和测点布置

2.2.2测点布置

2.3拟动力试验工作原理

2.3.2拟动力试验工作原理

2.4试验加载装置和加载制度

2.4.2加载制度

2.5试验结果及分析

2.5.1试验过程及现象描述

2.5.2地震反应主要结果

2.6结构破坏模式分析

2.7本章小结

3传统风格建筑钢-混凝土组合框架拟动力试验结果分析

3.2位移时程曲线

3.3恢复力时程曲线

3.4恢复力特征曲线及耗能分析

3.5各级加载工况下峰值位移和恢复力

3.6层间位移角

3.7本章小结

4传统风格建筑钢-混凝土组合框架动力弹塑性时程分析

4.2工况概况

4.2.2荷载工况设置

4.3必要参数设置

4.3.1材料的非线性及恢复力模型

4.3.2塑性铰的设置

4.3.3质量源与阻尼比

4.4结构模态分析

4.5有限元与试验结果对比分析

4.5.2层间位移角对比

4.5.3塑性铰的分布

4.5.4影响因素分析

4.6动力弹塑性时程分析

4.6.1动力弹塑性分析结果

4.6.2破坏特征分析

4.7本章小结

5结论与展望

5.2展望

参考文献

致谢

附 录

附录三：硕士期间获奖情况