帶有屈曲約束支撐的搖擺墻框架結構抗震性能研究.pdf

1、目前屈曲約束支撐(BRB)框架的設計方法往往控制參數(shù)較多，設計過程較為復雜，其中最大的難點在于無法切實控制所有樓層的BRB同時屈服并避免薄弱層的出現(xiàn)。而在搖擺墻框架結構中，搖擺墻基本不提供抗側剛度和耗能能力?；谇s束支撐框架結構設計的復雜性和搖擺墻框架結構的剛度需求和耗能需求，本文提出帶有BRB的搖擺墻框架結構體系，既可以看作是利用搖擺墻控制屈曲約束支撐框架結構的變形模式以保證所有BRB充分發(fā)揮作用，也可以理解為BRB為搖擺墻框架結

2、構提供抗側剛度和耗能能力。針對該結構體系本文主要進行了以下研究:
　　(1)分析了搖擺桿件的動力特性及搖擺墻框架結構的受力特性。將搖擺桿件視作獨立的彈性構件，討論了其時程分析方法，提出了幾種適用的模態(tài)求解方法，為后續(xù)針對搖擺桿件的分析提供依據(jù)和方法?；谡裥头纸夥ㄓ懻摿藫u擺桿件的恢復力模型，進而通過受迫諧振響應分析，證明搖擺桿件的內(nèi)力受高階模態(tài)影響較大，而位移由一階模態(tài)控制。對于搖擺墻框架結構，根據(jù)均勻離散模型的計算推導和算例分析

3、，提出了剛度比等主要設計參數(shù)。分析了搖擺墻對結構抗側剛度影響，當框架層剛度和高度分布均勻時，搖擺墻的加入對原框架基底剪力與頂點位移的比值影響不大，否則會有影響。搖擺墻在結構中發(fā)揮了傳遞抗側剛度的作用，從而提高結構整體抗側能力。
　　(2)提出了帶有BRB的搖擺墻框架結構體系。首先闡述了該結構體系的設計理念并分析了其特點和優(yōu)勢，通過離散模型的計算推導和算例分析，提出轉動剛度比等主要設計參數(shù)。通過振型分解法討論了底部帶有BRB的鉸支墻

4、(HWBB)的受迫諧振響應并與搖擺桿件作比較，表明隨著轉動剛度比的增大，一階模態(tài)對內(nèi)力的影響增大，而高階模態(tài)對位移的影響增大?；贐enchmark模型，比較了該體系與框架、搖擺墻框架、框剪等結構的抗震性能，結果表明該體系在BRB屈服前類似框剪結構，BRB提供附加抗側剛度并通過墻體進行傳遞，BRB屈服后結構發(fā)生搖擺，墻體控制側移模式，BRB通過滯回耗能，充分發(fā)揮了結構各部分抗震能力。
　　(3)采用動力分析方法研究了底部帶有BRB

5、的鉸支墻框架(HWBBF)結構體系中的三種剛度比（剛度比、轉動剛度比和屈服后剛度比）。無論是搖擺墻框架結構還是HWBBF結構，當剛度比較大時，結構側移模式都更趨向于墻體，因此能得到很好的控制。對于剛度比很大的HWBBF結構，隨著轉動剛度比的增大，結構側移模式逐漸由搖擺墻向剪力墻轉變，基底剪力和中部彎矩增大，而頂點位移和層間位移角峰值變化較小。當不考慮P-Δ效應時，該體系的彈塑性模型與對應的彈性模型基本符合等位移原則。當考慮P-Δ效應時，

6、屈服后剛度越小，頂點位移響應越大，殘余位移也越大，出現(xiàn)偏振現(xiàn)象，但屈服后剛度比達到0.1時，結構響應幾乎不受P-Δ效應影響。
　　(4)研究了HWBBF結構設計方法。根據(jù)幾何關系推導了BRB和HWBBF的抗震能力基本要素（承載力、剛度、位移、延性）之間的轉換關系，通過此轉換關系可以將結構設計簡化為構件設計。對其中的延性關系進行了分析和驗證，表明了本結構整體延性不僅與BRB延性有關，還受轉動剛度比影響。BRB屈服后墻體底部彎矩不再增