底框-抗震墙结构墙体侧向刚度计算方法的研究

摘要

底框．抗震墙结构由于其经济实用的特点，广泛应用于临街建筑，但由于上刚下柔的结构特点，如果不经过恰当的抗震设计，会导致抗震性能很差。 大量实例表明，底层极限剪力系数分布、薄弱楼层的位置和薄弱楼层的弹塑性变形与底框结构层间刚度比的大小与有直接关系，因此上部砌体层与底层刚度比的控制至关重要。刚度比的准确计算必须以墙体侧向刚度的准确计算为基础，而各种计算侧向刚度的方法又存在诸多弊端，因此本文主要对以下几个方面进行了研究。 (1)总结了现有各种墙体侧向刚度计算方法，建立墙体侧向刚度计算的有限元模型，以有限元计算结果为基准，比较和分析现有墙体侧向刚度计算方法的适用性和局限性。 (2)对于没有洞口的墙体，现有计算方法是基于杆模型的材料力学公式，对比较宽的墙体并不适用，因此本文基于有限元计算结果，给出了任意高宽比墙体侧向刚度修正系数，为无洞口墙体侧向刚度的准确计算提供了参考。 (3)对于有洞口的墙体，在对现有侧向刚度计算方法的比较中发现，墙体洞口位置对侧向刚度的影响很大，当洞口在水平方向和竖直方向移动时都对侧向刚度产生一定的影响，同时发现串并联方法能够在一定程度上反映墙体洞口的位置的变化。因此，在串并联方法的基础上，以有限元方法为基准，综合考虑洞口宽度、洞口高度、高宽比三个影响墙体侧向刚度的因素，应用数学拟合的方法得到一个修正公式，将修正后的结果与有限元结果比较，效果良好。 (4)对于有构造柱情况，按照串并联法将带洞口墙体分成小墙段，针对每个小墙段，将带柱墙体按照有柱不带洞墙体计算，最后组合各墙段，再利用修正公式，形成有柱带洞墙体侧向刚度计算方法，经过与有限元结果比较，此方法有计算简便，准确的特点。 (5)编制了底框-抗震墙结构计算模块，并将新模块集成到PKPM软件体系中。针对刚度比问题，进行了大量实例计算，并与原有计算方法进行了对比和分析，证明了本文算法的合理性。

目录

文摘

英文文摘

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致谢

第一章绪论

1.1概述

1.2底框-抗震墙结构研究动态

1.3底框-抗震墙的抗震计算和概念设计

1.4刚度比控制对底框-抗震墙结构抗震验算的重要性

1.4.1层间刚度比与薄弱层的关系

1.4.2层间刚度比与层间弹性位移反应的关系

1.4.3层间刚度比与层间最大位移的关系

1.4.4层间刚度比的合理取值

1.4.5侧向刚度的计算方法

1.5本文研究的内容

第二章侧向刚度计算影响因素分析

2.1基本模型

2.2洞口的相对宽度对侧向刚度的影响

2.3洞口的相对高度对侧向刚度的影响

2.4洞口的横向相对位置对侧向刚度的影响

2.5洞口的竖向相对位置对侧向刚度的影响

2.6不同的洞口形式对侧向刚度的影响

2.6.1门洞情况

2.6.2窗洞情况

2.6.3门窗交替情况

2.7对各影响因素的的总结

第三章侧向刚度的算法研究

3.1无洞墙体侧向刚度计算方法

3.2有洞墙体侧向刚度计算方法

3.2.1不考虑构造柱参与墙体侧向刚度的计算

3.2.2考虑构造柱参与墙体侧向刚度的计算

第四章本文算法和有限元法计算值的比较

4.1单墙段情况

4.1.1洞口在墙体中心

4.1.2洞口在其他位置

4.2多墙段情况

4.2.1不考虑构造柱

4.2.2考虑构造柱

第五章底框-抗震墙结构计算程序实现

5.1计算程序总体设计

5.1.1系统的功能设计

5.1.2系统的结构设计

5.2模块设计

5.2.1底框-抗震墙结构计算模块功能

5.2.2主要的输入数据文件和生成数据文件

5.2.3模块的程序流程图

5.3本文算法与PMCAD原方法的对比

5.3.1两种方法计算结果异同分析

5.3.2实例计算结果分析

5.3.3对实例五的具体分析

第六章结论和建议

6.1结论

6.2建议

参考文献

附录

作者简历