新型传统风格建筑混凝土梁柱组合件抗震性能研究

摘要

随着建筑功能日趋复杂，新材料、新结构、新技术在建筑领域的广泛应用，加之审美观念的变化，不同风格的现代建筑应运而生，建筑形式和风格发生了巨大的变化。如何在历史大潮中传承与创造出具有中华民族风格与地域特色的新型现代建筑，对目前我国城市发展与建设具有重要的意义，传统风格建筑正是在此背景下应运而生。传统风格建筑是中国古代建筑艺术与现代建筑文明有机融合的体现，它主要通过建筑布局、建筑环境、建筑材料、建筑艺术等来展示丰富而深邃的中国古建筑传统文化内涵，是中国城市未来发展与定位中具有很好推广与应用前景的探索与创新。 为对传统风格建筑混凝土梁柱组合件力学性能进行研究，设计了2个传统风格建筑混凝土梁柱组合件，包括1个典型双梁-柱试件和1个单梁-柱试件，对其施加动力循环荷载，观察其加载破坏全过程，获得试件荷载-位移关系曲线。对其力学行为分析结果表明：相对于单梁-柱试件，双梁-柱试件承载力及耗能能力较高，滞回曲线更饱满，但其位移延性及等效粘滞阻尼系数略小于单梁-柱试件；两者刚度退化规律基本一致。总体上，双梁-柱试件的变形及耗能能力较强，表现出良好的抗震能力。非线性数值模拟分析表明：增大混凝土强度、上下梁间距及配箍率，能够提高结构的承载能力；随着轴压比增大，虽能提高试件的承载力，但结构的延性呈降低趋势；随着混凝土强度的提高，试件延性逐渐降低。在数值模拟分析结果的基础上，采用灰色关联分析对传统风格建筑混凝土梁柱组合件承载力影响因素的权重进行了分析，得到了各主要影响因素对承载力的贡献程度。 将粘滞阻尼器与传统风格建筑混凝土梁柱组合件相结合，形成新型的附设粘滞阻尼器的传统风格建筑混凝土梁柱组合件，为研究其力学性能，设计了4个该类型试件，对其进行动力循环加载试验，观察其受力全过程及破坏特征，并对其破坏模式进行分析。在试验基础上，对试件荷载-位移曲线、骨架曲线、承载力及刚度退化、耗能能力、延性性能等抗震性能指标及粘滞阻尼器阻尼力-位移曲线进行研究。试验结果表明：附设粘滞阻尼器的新型梁柱组合件抵御外荷载的能力明显高于对比试件；新型梁柱组合件试件荷载-位移曲线饱满，位移延性系数均超过3；骨架曲线在达到极限荷载之后的下降段更为平缓；说明附设粘滞阻尼器的传统风格建筑混凝土梁柱组合件具有更为优越的抗震性能。此外，采用损伤评估模型对各试件进行评价，研究结果表明：Park-Ang损伤模型与 Banon损伤模型可反映传统风格建筑混凝土梁柱组合件的损伤演化规律，可用于对该类型构件损伤规律的表征。 为深入研究附设粘滞阻尼器的传统风格建筑混凝土梁柱组合件受力性能，对主要影响参数进行了数值模拟分析，分析结果表明：改变轴压比对试件的承载能力有较大影响，提高轴压比会显著降低试件的承载能力，但其对试件的耗能能力影响不大；提高阻尼器的阻尼系数、阻尼指数及混凝土强度，试件的极限荷载和滞回耗能均有显著提升；改变粘滞阻尼器的放置角度，对其最大阻尼力及耗能能力有较大影响，其中以粘滞阻尼器与柱呈大致60°放置时耗能能力最佳。结合试验及数值模拟分析结果，并根据传统风格建筑形制要求，给出了粘滞阻尼器在传统风格建筑中应用的相关设计建议。 根据附设粘滞阻尼器的传统风格建筑混凝土梁柱组合件在反复加卸载下获得的荷载-位移骨架曲线，根据骨架曲线的特点，采用考虑刚度退化的四折线模型对其进行描述，并通过理论推导及统计回归方法确定了各阶段刚度及特征点计算公式。提出了相应的滞回规则及卸载刚度公式。四折线骨架曲线模型与骨架曲线试验结果吻合较好，直接反映了试件的受力破坏过程。 根据附设粘滞阻尼器的传统风格建筑梁柱组合件的理论研究，建立了附设粘滞阻尼器的传统风格建筑殿堂式重檐歇山结构的三维模型，分别从层间剪力、最大层间位移、基底剪力等方面对附设粘滞阻尼器的模型结构的减震效果进行分析，分析结果表明通过合理的布置粘滞阻尼器能有效地改善结构的抗震性能。此外，对粘滞阻尼器的阻尼系数进行参数分析，分析结果表明并非是阻尼系数越大越好，而是需要通过一定的分析计算，选择最优的关键参数，方能发挥粘滞阻尼器的最大减震效果。

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博士毕业论文

1 绪论

2 传统风格建筑混凝土梁柱组合件动力循环加载试验研究

3 传统风格建筑混凝土梁柱组合件承载力影响参数灰色关联分析

4 附设粘滞阻尼器的传统风格建筑新型梁柱组合件动力循环加载试验研究

5 附设粘滞阻尼器的传统风格建筑混凝土梁柱组合件非线性分析

6 附设粘滞阻尼器的传统风格建筑梁柱组合件恢复力模型研究

7 附设粘滞阻尼器的传统风格混凝土殿堂式建筑结构减震技术分析

结论与展望

参考文献

致 谢