两种耗能连梁钢筋混凝土框架-剪力墙结构抗震性能对比研究

来源 :中国地震局工程力学研究所 | 被引量 : 9次 | 上传用户:jiwei1058
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框架-剪力墙结构是目前高层建筑中广泛采用的一种结构体系。根据“强墙肢弱连梁”的设计思想,在罕遇地震作用下,联肢剪力墙中的连梁应先于墙肢屈服,并形成塑性铰来消耗地震能量,同时降低整体结构的刚度,在一定程度上减少地震能量的输入。但是由于连梁的跨高比一般比较小,在地震作用下容易发生脆性剪切破坏,耗能能力有限,而且混凝土连梁一旦发生破坏,难以修复或修复成本过高,影响震后建筑结构的快速恢复使用。因此,研究新型耗能连梁,使其既具有良好的延性和耗能能力,又能减轻混凝土构件的损伤,使结构发生合理损伤模式,具有重要的理论和实际工程意义。为解决上述问题,本论文提出在连梁中分别安装两种阻尼器:带缝钢板阻尼器或形状记忆合金(SMA)阻尼器。阻尼器是一种控制结构振动反应的耗能装置,带缝钢板阻尼器制作简单,耗能能力强,造价低廉;由于SMA材料的超弹性特性,SMA阻尼器的塑性变形在一定范围内可以自动回复,具有自复位的特点。文章通过参数分析,得出合理的设计参数,使得在地震作用下,连梁的变形和耗能主要集中在阻尼器中,减轻混凝土构件的损伤,同时控制框架-剪力墙结构发生合理的损伤模式:阻尼器屈服,连梁中受力钢筋屈服,框架梁中受力钢筋屈服、墙肢底部受力钢筋屈服。论文主要完成了以下工作:(1)在以往前人所做研究的基础上,提出在连梁跨中安装带缝钢板阻尼器或SMA阻尼器的设想,并根据两种耗能连梁的构造设计给出共同的特征设计参数:屈服力比Γ、屈服位移比△。(2)以跨中安装带缝钢板阻尼器的连梁子结构为研究对象,利用有限元软件Abaqus建立模型,分别对连梁子结构进行静力单调荷载和往复荷载作用下的非线性分析,研究设计参数(Γ、△)对子结构的力学性能和损伤模式的影响,并与安装SMA阻尼器的连梁子结构的相关研究结果进行对比,讨论两种连梁在受力、变形和损伤模式方面的特点。(3)分别以连梁中安装带缝钢板阻尼器或SMA阻尼器的18层平面框架-剪力墙结构为例,对具有不同特征设计参数(Γ、△)的两种结构进行Pushover分析和往复荷载作用下的非线性分析。研究特征设计参数对整体结构力学性能、损伤模式以及耗能能力的影响规律,并在总结两种结构抗震性能的特点基础上,给出了关于两种耗能连梁框架-剪力墙结构的设计建议。
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