钢筋混凝土框架和框架—剪力墙结构非弹性地震反应性态的识别

论文题目: 钢筋混凝土框架和框架—剪力墙结构非弹性地震反应性态的识别

论文类型: 博士论文

论文专业: 结构工程

作者: 韦锋

导师: 白绍良

关键词: 钢筋混凝土,框架结构,框架剪力墙结构,动力分析模型,抗震措施,非弹性动力反应分析,抗震性态

文献来源: 重庆大学

发表年度: 2005

论文摘要: 框架结构和框架-剪力墙结构是在我国地震区广泛使用的两种钢筋混凝土结构形式。而钢筋混凝土结构在不同水准地震作用下的性态控制目标的实现,主要依靠有效的抗震措施,赋予结构以必要的延性能力和滞回耗能能力,使结构在更高水准的地震作用下以稳定的方式通过非弹性变形耗散地震能量,并保持其竖向承载力和整体稳定性。我国设计规范中有关框架结构和框架-剪力墙结构的系列设计方法和抗震措施主要根据试验结果、震害及工程经验,并借鉴国外规范经验制定,至今未经过理论分析的验证。对于其中的内力调节措施和抗震构造措施的抗震有效程度,到目前为止尚无法做出明确判断。近年来,国外已有利用非弹性动力反应分析程序对典型结构系列进行多条地震波输入下的分析以验证相应规范抗震设计方法和措施有效性的先例。而国内则未见此类研究工作报道。本论文的主要目的是编制功能良好的非弹性动力反应分析程序,并利用它研究严格按规范设计的钢筋混凝土结构在不同水准地震下的抗震性态,以期从理论分析角度识别有别于国外规范的我国抗震措施的有效程度。本论文主要完成了以下研究工作:(1)在作者所在学科点已有研究成果的基础上,编制完成了适应性较强的框架-剪力墙结构拟三维非弹性动力反应分析程序,其中梁、柱单元采用单分量模型,剪力墙单元采用多竖杆模型;通过与国外同类知名程序以及国外知名研究机构完成的模型结构振动台试验的对比分析,对所编成的计算机程序进行了多途径的检验和考证,同时对剪力墙多竖杆模型中的相对转动中心高度系数c的取值进行了参数分析。(2)对钢筋混凝土结构抗震设计原理中的R-μ-T关系和结构超强效应的相关研究成果进行了总结;比较了我国规范与国外有影响的几本规范在能力设计措施方面的不同做法;并对框架结构的关键性抗震措施─柱抗弯能力增强措施中所要考虑的因素及其有效量化方式进行了较深入的探讨。(3)严格按修订前《建筑抗震设计规范》(GBJ11-89)7度、8度和9度设防烈度区分别设计了3跨6层的钢筋混凝土框架结构;和严格按修订后规范《建筑抗震设计规范》(GBJ50011-2001)设计了以下框架结构:(a)不同设防烈度区(7度0.10g和0.15g区、8度0.20g和0.30g区以及9度0.40g区)的5组3跨6层典型规则框架结构,其中包括考虑填充墙和不考虑填充墙的两个系列;(b)各设防烈度下高度接近允许上限值的3跨8层和11层的规则框架结构。通过对以上框架结构进行多波输入下的非弹性动力反应分析,对我国规范抗震措施,主要是柱抗弯能力增强措施的有效程度作了初步识别。另外还按5档不同水准的柱抗弯能力增强措施设计了相应的

论文目录:

中文摘要

英文摘要

1 绪论

1.1 引言

1.2 问题的提出

1.2.1 我国钢筋混凝土框架结构的能力设计思路

1.2.2 我国钢筋混凝土框架-剪力墙结构的能力设计思路

1.2.3 我国规范抗震能力设计措施中可能存在的问题

1.3 国内外研究现状

1.4 研究目的和主要研究内容

2 钢筋混凝土框架－剪力墙结构的动力分析模型

2.1 结构整体分析模型

2.1.1 按空间维度划分的结构整体分析模型

2.1.2 按构件类型划分的结构整体分析模型

2.2 杆件单元分析模型

2.2.1 梁、柱单元模型

2.2.2 剪力墙单元模型

2.3 单元恢复力模型

2.3.1 梁、柱单元恢复力模型

2.3.2 剪力墙单元组件的恢复力模型

2.4 本章小结

3 框架－剪力墙结构非弹性动力分析程序FW-EPA 的编制

3.1 概述

3.2 框架－剪力墙结构的整体模型化

3.2.1 结构振动方程

3.2.2 质量矩阵

3.2.3 结构抗侧力刚度矩阵

3.2.4 阻尼矩阵

3.2.4 P-△ 效应

3.3 框架－剪力墙结构的单元模型化

3.3.1 一般梁、柱单元的模型化

3.3.2 剪力墙单元的模型化

3.3.3 连梁单元的模型化

3.4 程序的实现

4 非弹性动力分析程序的验证和相关参数的分析

4.1 概述

4.2 程序的考证

4.2.1 六层框架结构对比分析

4.2.2 七层框架－剪力墙结构模型的模拟分析

4.2.3 三层剪力墙结构模型振动台试验的模拟分析

4.3 对剪力墙多竖杆模型ｃ值的参数分析

4.3.1 三层剪力墙结构模型的c 参数分析

4.3.2 七层框架－剪力墙结构模型的c 参数分析

4.3.3 十二层框架－剪力墙结构的c 参数分析

4.4 本章小结

５对中国规范钢筋混凝土框架结构抗震措施有效性的识别

5.1 对钢筋混凝土结构抗震设计原理的讨论

5.1.1 R-μ关系的历史沿革

5.1.2 R-μ关系在各国规范中的体现

5.1.3 超强效应对R-μ关系的影响

5.1.4 各国设计规范“能力设计”思路的实施方案

5.1.5 对中国规范R-μ关系及“能力设计”措施的讨论

5.2 对我国修订前规范各烈度区抗震措施有效性的分析及评价

5.2.1 对分析和评价所用的典型结构及其基本设计和验算条件的说明

5.2.2 对典型结构反应性态的评价标准

5.2.3 修订前规范９度区框架结构在罕遇地震下的分析结果及评价

5.2.4 修订前规范８度区框架结构在罕遇地震下的分析结果及评价

5.2.5 修订前规范７度区框架结构在罕遇地震下的分析结果及评价

5.2.6 对修订前规范不同抗震等级抗震措施有效性的小结

5.3 对我国修订后规范各烈度区抗震措施有效性的分析及评价

5.3.1 修订后规范９度区框架结构在罕遇地震下的分析结果及评价

5.3.2 修订后规范８度区框架结构在罕遇地震下的分析结果及评价

5.3.3 修订后规范７度区框架结构在罕遇地震下的分析结果及评价

5.4 对影响柱抗弯能力增强系数取值的有关因素的分析

5.4.1 对钢筋混凝土框架结构非弹性反应起控制作用的三类措施

5.4.2 柱抗弯能力增强措施的功能

5.4.3 引起梁端抗弯能力超强的主要因素

5.4.4 导致节点上、下柱端弯矩比例发生变化的主要原因

5.4.5 对柱抗弯能力增强措施两种实施方案的讨论

5.4.6 柱抗弯能力增强措施不同实施方案的对比分析

5.5 对分析结果的综合评价和对我国钢筋混凝土框架结构抗震措施的改进建议

5.5.1 对我国规范９度区抗震设计措施的评价

5.5.2 对我国规范８度区抗震设计措施的评价

5.5.3 对我国规范７度区抗震设计措施的评价

5.6 本章小结

6 钢筋混凝土框架－剪力墙结构非弹性地震反应规律研究

6.1 概述

6.2 所分析结构的设计概况

6.3 框架－剪力墙结构的非弹性地震反应分析结果

6.3.1 ８度０.２０ｇ区１２层结构在罕遇地震下的反应

6.3.2 ８度０.２０ｇ区１６层结构在罕遇地震下的反应

6.3.3 ８度０.２０ｇ区１８层结构在罕遇地震下的反应

6.3.4 ８度０.３０ｇ区１６层结构在罕遇地震下的反应

6.3.5 ８度０.３０ｇ区１８层结构在罕遇地震下的反应

6.4 对所分析的框架－剪力墙结构抗震性态的讨论

6.4.1 结构在罕遇地震下的变形

6.4.2 剪力墙的抗震性能

6.4.3 剪力墙洞口连梁的抗震性能

6.4.4 剪力墙体系和框架体系之间的内力重分配

6.5 本章小结

7 结论与展望

7.1 本论文主要结论

7.2 本论文创新点

7.3 对后续研究工作的展望

致谢

参考文献

附录：

A. 本论文算例分析所用地面运动记录及其加速度反应谱

B. 作者在攻读博士学位期间发表的论文目录和参加的科研项目

独创性声明

学位论文版权使用授权书

发布时间: 2006-12-05

参考文献

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