框架-密肋復合墻結構抗震性能與設計計算方法研究.pdf

1、框架-密肋復合墻結構是由框架與外框密肋復合墻組成的一種新型雙重抗側力結構體系,適應了當前階段框架結構抗震性能的發(fā)展趨勢,拓展了密肋復合墻結構的應用領域?？蚣?密肋復合墻結構中,以密肋復合墻取代或部分取代砌體填充墻、圍護墻或隔墻,與外框架形成外框密肋復合墻體,在不大幅增加土建造價的前提下有效地提高了框架結構整體抗震性能和抵御強震的能力,在我國中高地震烈度區(qū)具有廣闊的應用前景和發(fā)展空間。為此,對框架-密肋復合墻結構新體系抗震性能與設計計算方

2、法開展研究有著十分重要的理論意義與工程應用價值。
　　 本文在總結相關成果的基礎上,以框架-密肋復合墻結構為主要研究對象,利用試驗研究、數(shù)值模擬與理論分析相結合的方法,對外框密肋復合墻抗震性能與豎向承載力性能、承載力計算方法、框架-密肋復合墻結構體系協(xié)同工作性能、設計方法及構造措施等進行了較為詳細的研究,為框架-密肋復合墻結構的進一步研究及實際工程應用提供基礎。本文完成的主要研究工作如下:
　　 (1)外框密肋復合墻抗震

3、性能及豎向承載力試驗研究。進行了外框密肋復合墻試件和空框格框架試件的低周反復荷載試驗,分析了外框密肋復合墻的破壞形態(tài)、承載能力、剛度、延性以及耗能等。試驗研究表明,外框密肋復合墻具有良好的抗震性能,其抗剪承載力、彈塑性剛度均優(yōu)于同等條件下的空框格框架,墻體后期的延性、耗能和抗倒塌能力較好,能夠最大限度發(fā)揮墻體各組成部分的抗剪耗能作用。外框密肋復合墻試件和空框格框架試件的豎向極限承載力試驗表明,外框密肋復合墻具有可靠的豎向承載能力,使得普

4、通框架結構向中高層建筑方向發(fā)展成為可能。
　　 (2)外框密肋復合墻極限承載力計算方法研究。首先利用通用有限元程序對外框密肋復合墻試件進行非線性有限元分析,有限元模擬結果與試驗結果吻合較好；在試驗研究和有限元分析的基礎上,分析了外框密肋復合墻的抗剪機理,依據(jù)極限平衡理論,采用理論與經驗相結合的方法建立了外框密肋復合墻抗剪承載力計算公式,并利用試驗數(shù)據(jù)和有限元模擬結果對公式的適用性進行了驗證。
　　 對外框密肋復合墻正截面

5、壓彎承載力進行了研究,針對密肋復合墻的特殊構造形式提出合理的簡化模型,以平截面假定為依據(jù),建立了外框密肋復合墻正截面壓彎承載力實用計算公式；結合課題組前期對密肋復合墻軸壓承載力的研究成果,提出了外框密肋復合墻軸壓承載力的計算方法,并利用有限元程序對計算公式的適用性進行了驗證。
　　 (3)框架-密肋復合墻結構協(xié)同工作性能研究?；赥imoshenko梁理論,將框架-密肋復合墻結構視為由剪切型懸臂框架和彎剪型懸臂梁組成的雙重抗側力

6、體系,分別考慮了外框密肋復合墻的彎曲變形和剪切型,采用連續(xù)化方法建立了框架-密肋復合墻結構的基本位移微分方程,結合邊界條件得出了結構體系彎曲變形、剪切變形及總水平位移的解析表達式,并給出了構件內力計算公式。
　　 在概念上將任意雙重結構視為由同時考慮彎曲變形、剪切變形的兩種子結構組成的密肋復合墻雙重抗側力結構(廣義雙重抗側力結構),從而將具有不同變形特征的雙重結構進行了統(tǒng)一；建立了密肋復合墻雙重抗側力結構體系的統(tǒng)一位移微分方程,

7、推導出了兩個子結構的彎曲變形、剪切變形及總位移的統(tǒng)一計算公式。對框架-密肋復合墻結構、框架.剪力墻結構、密肋復合墻雙重抗側力結構三者之間位移計算公式的相容性關系進行了探討。
　　 (4)框架-密肋復合墻結構設計計算方法及構造措施研究。以框支剪力墻-落地剪力墻共同工作體系為依據(jù),建立了框架-密肋復合墻結構的頻率方程及自振周期計算公式,并給出了基本周期的近似計算方法；在結構位移及周期計算的基礎上,考慮構件剛度退化規(guī)律,提出彈塑性階段

8、框架-密肋復合墻結構剪力分擔率及外框密肋復合墻剪力分配率的實用計算方法；根據(jù)外框密肋復合墻的試驗結果并考慮建筑功能需求、規(guī)范的可執(zhí)行性等綜合因素,分析了彈性階段和彈塑性階段框架-密肋復合墻結構層間位移角的控制目標及限值問題。
　　 結合已建成使用的密肋結構實踐經驗,對框架-密肋復合墻結構的材料性能、布置原則和適用高度做出了一般規(guī)定；探討了框架-密肋復合墻結構的施工方法和抗震構造措施,針對密肋復合墻中肋梁肋柱的截面形式和受力特點,