填充墙及暗柱对异形柱结构抗震性能影响研究

摘要

钢筋混凝土异形柱框架结构因具有良好的建筑功能，在建筑结构工程，尤其是住宅工程中得到广泛的应用。目前国内外亦做了许多关于异形柱结构构件、梁柱节点的试验研究和数值分析，异形柱框架结构静力非线性和拟动力抗震性能实验研究，带填充墙异形柱结构及带暗柱异形柱构件的抗震性能的实验研究，取得了较多成果，但对于填充墙和暗柱对异形柱结构整体抗震性能的影响机理的研究尚处于初步探索阶段，为了能在以后工程设计中更好的应用这一结构，论文进行了填充墙和暗柱对异形柱结构抗震性能的研究，探索其抗震性能机理。
　　 对带暗柱钢筋混凝土异形柱L形、T形柱进行非线性分析，并将分析结果与实验结果对比分析，研究表明：在钢筋混凝土异形柱构件中设置暗柱，不但能提高构件的承载力，还能提高构件的弹塑性耗能能力。
　　 在构件研究的基础上，构建设置暗柱及不同填充墙设置的结构分析模型，分别进行了非线性动力时程分析，研究暗柱及填充墙设置对异形柱整体动力性能的影响。研究表明：设置填充墙时，暗柱对结构的整体动力性能影响不明显；填充墙的设置改变结构整体动力响应，提高了结构的整体刚度；填充墙的设置位置不同，结构整体的动力响应也不一样，当填充墙设置在底部时影响最明显；同种截面面积的异形柱框架结构的抗震性能要优于普通矩形柱框架结构。
　　 在非线性动力分析上补充对钢筋混凝土异形柱框架结构进行静力弹塑性推覆分析，比较它们在破坏形态、骨架曲线、纤维应变等方面的不同。研究表明：暗柱的存在能明显延缓塑性铰的出现；对于梁来说，混凝土截面和钢筋的最大压应变多发生在第二层，对于柱来说，中柱的混凝土压应变最大，角柱的钢筋拉应变最大。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 课题研究的背景及意义

1.2 异形柱结构体系的特点

1.3 国内外研究现状、发展动态

1.3.1 对异形柱构件的研究

1.3.2 对异形柱框架整体结构体系的研究

1.3.3 对钢筋混凝土带暗柱异形柱抗震性能的研究

1.3.4 对带填充墙框架的抗震研究

1.4 课题研究的主要内容

第2章 钢筋混凝土结构非线性理论及分析程序

2.1 引言

2.2 材料的本构模型

2.2.1 钢筋应力-应变关系

2.2.2 混凝土的应力-应变关系

2.3 分析程序及分析方法

2.3.1 非线性有限元分析软件ANSYS

2.3.2 空间有限元分析与设计软件SATWE

2.3.3 通用有限元分析软件SAP2000

2.3.4 静力非线性分析方法(Nonlinear Static Procedure)

第3章 带暗柱异形柱非线性分析

3.1 引言

3.2 带暗柱异形柱实验简介

3.2.1 实验概况

3.2.2 实验结果

3.2.3 实验滞回曲线

3.3 有限元非线性分析

3.3.1 ANSYS单元模型

3.3.2 单元的基本假定

3.3.3 模型的建立及求解

3.3.4 结果比较分析

3.3.5 构件的分析过程

3.3.6 ANSYS分析结果与实测结果对比分析

3.4 本章小结

第4章 带填充墙异形柱框架结构的动力时程分析

4.1 引言

4.2 结构基本概况

4.2.1 工程概况

4.2.2 工程模型的设计与配筋

4.2.3 工程分析模型的建立

4.3 框架填充墙结构等效刚度计算

4.4 结构的地震反应

4.4.1 结构分析模型的建立

4.4.2 地震波的选取

4.5 结构的地震模态分析

4.6 结构在7度多遇地震作用下的时程分析

4.6.1 结构考察的部位及内容

4.6.27度区结构的整体时程分析

4.7 度罕遇地震作用下结构的反应

4.8 带填充墙异形柱结构加入暗柱后的抗震性能

4.9 本章小结

第5章 带暗柱异形柱结构的静力弹塑性分析

5.1 概述

5.2 静力弹塑性分析方法的主要步骤

5.2.1 基底剪力-位移曲线的计算

5.2.2 能力谱的建立

5.2.3 需求谱的转换

5.2.4 性能点的确定

5.3 静力弹塑形的计算步骤

5.3.1 建立结构模型

5.3.2 塑形铰的定义

5.3.3 塑性铰的力-位移曲线

5.3.4 纤维模型

5.3.5 侧向荷载的确定

5.3.6 push-over工况的确定

5.3.7 分析控制

5.4 PUSH-OVER分析

5.5 普通矩形柱与异形柱的对比

5.5.1 框架柱P-M曲线对比

5.5.2 框架梁柱截面的弯矩-曲率曲线对比

5.5.3 框架破坏形态的对比

5.6 框架梁柱截面的纤维应变

5.7 本章小结

第6章 结论与展望

6.1 结论

6.2 后续研究工作展望

参考文献：

致谢

攻读硕士学位期间论文发表及科研情况