新型组合连梁控制结构抗震性能研究

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本文研究的组合连梁控制结构,是一种新的结构体系。它采用钢桁架形式代替传统的钢筋混凝土连梁结构,结合当今结构抗震控制理论,在支撑交叉处设置耗能减震装置。通过建立空间模型对其进行有限元分析,分析其动力特性,进行抗震性能评价。本文首先对组合连梁控制结构体系进行概念分析,确定研究模型;然后,应用无限节点大型“ANSYS”计算机仿真分析软件建立模型;在此基础上,对模型进行模态分析,考查组合连梁控制结构对结构体系自振特性的影响;进一步从以下三个角度对模型进行动力分析:(1)随机地震反应分析,从地震动的频域特性角度考查组合连梁控制结构对结构体系的影响,(2)弹性动力时程分析,从地震动的时域角度分析考查组合连梁控制结构对结构体系的影响,(3)弹塑性动力时程分析,考虑钢、钢筋混凝土材料的非线性因素,考查组合连梁控制结构对结构体系抗震性能的影响。通过对模拟试验的计算结果进行分析,结果表明,小跨高比连梁采用组合连梁控制结构,在不改变结构体系自振特性的情况下,有效控制了结构体系的地震反应,使结构体系趋于理想的耗能模型,具有优越的抗震性能。另外,对于高层建筑中的连梁,按照弹性工作状态设计时,采用型钢连梁替代传统的钢筋混凝土连梁,会削弱结构体系的刚度,但在结构中部楼层设置了新型组合连梁控制结构后,其刚度变化不大。从频域分析角度出发对结构体系进行随机地震反应分析,结果表明,含有连梁的高层建筑在结构中部楼层采用组合连梁控制结构体系,其抗震性能较好,但差别较小,不够敏感。从地震动的时域角度出发对结构体系进行弹性动力时程与弹塑性动力时程分析,结果表明,跨高比较大的连梁不适宜使用钢连梁和新型组合连梁结构。论文最后,根据研究结论,给出组合连梁控制结构在工程设计方面的建议,提出该课题在试验研究、参数分析、节点构造等方面有待深入研究的若干问题。
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