密肋壁板結構數值計算分析及基于性能（位移）的抗震設計方法研究.pdf

1、密肋壁板結構是一種節(jié)能、抗震的建筑結構新體系。目前，對其在多層及高層房屋建筑中的理論與應用研究已取得了重要的階段性成果，但對該結構體系基于性能(位移)的數值計算分析與抗震設計理論研究尚處于空白，特別是對結構既能進行數值計算分析，又能進行工程設計的軟件亟待解決。本文就密肋壁板結構基于性能(位移)的計算模型、彈塑性分析程序以及結構的抗震設計方法等方面進行了較為系統(tǒng)的研究與分析，主要完成的工作有： 1.在對前期實驗研究成果分析的基礎上

2、，建立了密肋復合墻體非線性帶鉸剛架—斜撐模型，考慮桿件兩端剛域、塑性鉸性能，研發(fā)了彈塑生分析程序MRCS，求解墻體在豎向荷載和水平荷載共同作用下的變形、延性性能、失效模式等，從而實現密肋復合墻體彈塑生分析全過程。同時分析了影響帶鉸剛架—斜撐模型有效性的主要因素，并應用程序MRCS對實際結構進行了數值模擬補充試驗。 2.基于密肋壁板結構的豎向構件、水平構件及填充塊材在空間結構構造上的特殊性，以子結構技術為出發(fā)點，建立了結構空間非線

3、性帶鉸剛架—斜撐子結構嵌套模型，考慮桿件兩端剛域、塑性鉸性能及空間作用性能，研發(fā)了彈塑性分析程序MRSS。利用子結構的靜力凝聚技術縮減結構自由度，對密肋壁板結構進行了空間彈塑生分析；利用動態(tài)子結構中的自由界面模態(tài)綜合法對結構進行了模態(tài)分析，從而實現了結構彈塑生分析及動力特性分析。同時通過與密肋壁板結構擬動力試驗結果的對比，分析了結構變形性能及動力特性的影響因素。 3.在研究密肋壁板結構倒塌機制的基礎上，采用大變形單元，運用Mon

4、teCarlo隨機模擬方法，建立了同時考慮幾何非線性和材料非線性的密肋壁板結構倒塌分析隨機模型，研發(fā)了結構倒塌隨機模擬程序CPRA，求解結構倒塌過程的出鉸順序、失效模式和變形性能，并通過實際構件的倒塌分析驗證了隨機模型和程序模擬方法的可靠性。 4.通過與現行工程設計軟件的對比分析，對實例結構進行了模態(tài)分析和Pushover分析，比較了密肋壁板結構不同荷載分布模式下結構的位移反應、塑生鉸發(fā)展及失效模式，驗證了本文提出的帶塑性鉸剛架

5、—斜撐子結構嵌套模型和本文編制的程序MRSS的實用性和可操作性。 5.在密肋壁板結構數值計算分析的基礎上，通過對結構分災抗震設計和能量反應抗震設計方法的研究，探討了基于性能的結構實用抗震設計方法，提出了密肋壁板結構分災設計和能量設計的關鍵步驟及措施。 本文的創(chuàng)新之處在于： 1.密肋壁板結構彈塑生分析計算模型的建立結合密肋壁板結構的獨特構造及前期試驗研究結果，首次提出復合墻體的帶塑性鉸剛架—斜撐模型、密肋結構的空間

6、帶塑性鉸剛架—斜撐子結構嵌套模型，為結構的計算分析提供了可靠的理論基礎。 2.密肋壁板結構彈塑生分析程序的開發(fā)首創(chuàng)符合密肋壁板結構特性的結構計算分析程序MRCS和MRSS，分別用于復合墻體和密肋結構的彈塑性分析和動力特性分析，其不僅可用于結構的數值計算分析，還可用于結構的工程設計，填補了密肋壁板結構擁有自主知識產權分析工具的空白。 3.倒塌隨機分析模型和分析程序的建立引入概率思想，首次建立大變形帶塑性鉸剛架—斜撐隨機模型

7、并研發(fā)密肋壁板結構抗倒塌分析程序CPRA，提出密肋壁板結構分級釋放能量的抗震設計思想。 4.MRSS程序在實際工程中的應用通過與現行工程設計軟件對比分析，首次將MRSS程序用于國家建設部科技節(jié)能示范小區(qū)“唐山榮泰園小區(qū)”的設計，通過結構動力特性計算和Pushover分析驗證了MRSS的先進性及可操作性。本文提出的計算方法已納入陜西省、河北省工程建設標準《密肋壁板結構技術規(guī)程》(DBJ/T61-43-2006、DB13(J)64-