高層混合結構層模型試驗及動力彈塑性分析方法研究.pdf

1、為了充分發(fā)揮鋼和混凝土各自的優(yōu)點,由鋼框架-鋼筋混凝土剪力墻(核心筒)或型鋼混凝土框架-鋼筋混凝土剪力墻(核心筒)組成的高層混合結構成為近年來在我國迅速發(fā)展的一種新型高層建筑結構體系。高層混合結構抗震性能的好壞無疑是該結構體系能否得到廣泛推廣的一個重要依據(jù)。通過結構設計將高層混合結構的地震反應完全限制在彈性階段是極為不經(jīng)濟的,因此結構體系在地震作用下的反應分析,尤其是大震作用下,結構體系進入彈塑性階段的反應分析成為近年來學者們研究的重點

2、。本文利用低周反復加載試驗對高層混合結構層模型的抗震性能進行研究,然后針對高層混合結構計算模型,在已有研究成果的基礎上,對高層混合結構彈塑性地震反應分析做進一步的研究和改進,主要圍繞構件非線性單元模型的建立和算法的選擇進行討論,并對部分結構形式的簡化非線性分析方法進行適度的探討,著重在以下幾個方面:
　　 1.完成了6個不同類型的高層混合結構層模型結構低周反復加載試驗研究,得到了各個試件的滯回曲線。從各個試件的滯回曲線中可以看出

3、鋼框架-混凝土剪力墻結構以及型鋼混凝土框架-混凝土剪力墻結構的抗震性能要優(yōu)于鋼筋混凝土框架-混凝土剪力墻結構。通過改變剪力墻及框架柱的軸壓比,得到了軸壓比對結構體系抗震性能的影響,同時試驗過程清楚地表明了外圍框架結構在高層混合結構抗震體系中的作用。
　　 2.柔度法在處理梁、柱構件力-變形曲線下降段時會引發(fā)數(shù)值計算上的問題,無法得到正確的解答。本文透徹分析了導致問題發(fā)生的數(shù)學原因,提出了新的解決方法。新方法能夠很好的處理力-變形

4、曲線的下降段,彌補了已有解決方法存在的不足之處。
　　 3.用數(shù)學力學方法證明了傳統(tǒng)的多垂直桿單元模型是一種建立在Timoshenko梁理論基礎上的應用于剪力墻非線性分析的單元模型,系統(tǒng)分析了多垂直桿單元模型的力學性質(zhì),將其和連續(xù)彈性體的粱單元有機的聯(lián)系在一起,改變了該單元模型自被提出以來力學性質(zhì)認識不夠透徹的現(xiàn)狀。分析了單元模型中一個重要參數(shù)C值的含義,指出了調(diào)節(jié)C值的作用。然后在Euler-Bernoulli梁理論的基礎上創(chuàng)

5、建了一種新的多垂直桿單元模型,新模型比原有模型計算精度更高,計算速度也更快。比較了兩種常見的剪力墻非線性單元模型,分層殼單元模型和多垂直桿單元模型,在理論基礎上的異同,通過算例對比,指出了兩種單元在不同條件下應用上的差別。
　　 4.根據(jù)框筒結構的受力特點,創(chuàng)建了一個框筒結構簡化非線性分析單元模型,該模型建立在將框筒結構連續(xù)化處理的基礎上,可以考慮結構中出現(xiàn)的剪力滯現(xiàn)象。簡化模型能夠節(jié)省大量的計算時間,可用于初步設計中,然后對這