20层方钢管混凝土框架—钢板剪力墙结构体系抗震性能分析

论文摘要

目前各国的抗震设计基本上都采用基于承载力的设计方法,利用结构影响系数对设防烈度下的弹性反应谱进行相应折减,从而确定结构设计所用的地震荷载。该系数从概念上反应了结构的耗能能力和延性,对耗能能力及延性差的结构其取值较小,耗能能力强的结构取值较大,其取值是否合理直接关系到结构抗震设计的经济性和安全性。钢板剪力墙和组合剪力墙具有较大的抗侧刚度、较高的强度和良好的延性与耗能能力,弥补了钢筋混凝土剪力墙的延性较差等不足差、耗能能力低的缺点,同时和钢框架及组合框架的连接更为方便,因此在高层建筑中具有广泛的应用前景。将钢板剪力墙或组合剪力墙应用于抗震性能优越的方钢管混凝土框架结构体系中,形成方钢管混凝土框架—钢板(组合)剪力墙结构体系。本文针对20层的组合结构体系进行分析,主要完成以下内容：(1)设计一20层方钢管凝土框架—钢板(组合)剪力墙结构,确定了与钢板剪力墙相连的框架柱的合理截面尺寸,从而保证钢板(组合)剪力墙抗剪承载力充分发挥,并用试验验证分析模型中所选取单元类型、材料本构模型的正确性。(2)采用静力弹塑性Pushover方法对方钢管混凝土框架—钢板剪力墙结构体系的抗震性能进行分析,分析了受力过程中结构构件的弹塑性发展状况、层间位移和层间剪力墙的分布规律,对剪力墙与框架之间的剪力分配关系进行了研究。进行了44条地震动作用下结构的动力时程响应分析,得到方钢管混凝土框架—钢板剪力墙结构体系的结构影响系数和位移放大系数。(3)分析了方钢管混凝土框架—组合剪力墙结构体系的抗震性能,对不同地震动作用下结构的动力响应进行分析,得到方钢管混凝土框架—组合剪力墙结构体系的结构影响系数和位移放大系数。同时和方钢管混凝土框架—钢板剪力墙结构体系的抗震性能进行对比,分析两者受力性能的异同。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景及意义
• 1.1.1 课题研究背景
• 1.1.2 课题研究意义
• 1.2 国内外发展应用及研究现状
• 1.2.1 国内外发展应用现状
• 1.2.2 国内外研究现状
• 1.3 本文的主要研究内容
• 第2章 有限元模型的建立与验证
• 2.1 引言
• 2.2 OPENSEES简介
• 2.3 方钢管混凝土柱有限元模型建立及验证
• 2.3.1 单元及截面选取
• 2.3.2 材料的本构关系
• 2.3.3 方钢管混凝土柱模型试验验证
• 2.4 钢板剪力墙有限元模型验证
• 2.4.1 钢板剪力墙的等效模型介绍
• 2.4.2 钢板混凝土组合剪力墙的等效模型
• 2.4.3 杆件单元选取及本构关系
• 2.4.4 钢板剪力墙等效模型试验验证
• 2.4.5 钢板混凝土组合剪力墙等效模型试验验证
• 2.5 20层方钢管混凝土框架-钢板剪力墙结构
• 2.5.1 设计条件
• 2.5.2 水平地震作用计算
• 2.5.3 初步设计
• 2.5.4 初步分析及最终设计
• 2.6 本章小结
• 第3章 方钢管混凝土框架—钢板剪力墙结构抗震分析
• 3.1 引言
• 3.2 结构静力弹塑性分析
• 3.2.1 结构的荷载位移关系
• 3.2.2 结构的层间位移分布
• 3.2.3 框架与剪力墙之间的剪力分配
• 3.3 结构时程动力弹塑性分析
• 3.3.1 地震动的选取
• 3.3.2 不同地震等级作用下结构的抗震性能
• 3.4 结构影响系数的确定
• 3.4.1 结构影响系数的定义
• 3.4.2 结构影响系数的确定方法
• 3.4.3 结构影响系数计算结果
• 3.5 不同参数对结构性能的影响
• 3.5.1 屈服强度的影响
• 3.5.2 剪力墙跨度的影响
• 3.5.3 剪力墙高厚比的影响
• 3.6 本章小结
• 第4章 方钢管混凝土框架—组合剪力墙结构抗震分析
• 4.1 引言
• 4.2 结构静力弹塑性分析
• 4.2.1 结构的荷载位移关系
• 4.2.2 结构的层间位移分布
• 4.2.3 框架与剪力墙之间的剪力分配
• 4.3 结构动力时程分析
• 4.3.1 不同地震等级下结构的抗震性能
• 4.3.2 结构影响系数的确定
• 4.4 不同剪力墙对结构体系抗震性能的影响
• 4.4.1 结构体系静力弹塑性性能对比
• 4.4.2 结构体系动力弹塑性性能对比
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
• 致谢