高层钢筋混凝土框架-剪力墙结构抗震性能研究

钢筋混凝土框架-剪力墙结构应用广泛,地震发生时这类结构多道设防的设计理念能否实现以及罕遇地震下的安全性能否保证一直是国内外学者的研究热点。本文采用Perform3D软件建模,利用已有的试验结果对模型进行了验证,计算了4栋15层高的框架-剪力墙结构,其中3栋为连梁高度不同的框架-联肢剪力墙结构。采用静力弹塑性分析方法和动力弹塑性时程分析方法,观察对比了不开洞和开洞以及洞口大小不同的剪力墙对各结构的塑性铰发展情况和性能点处层间位移角的影响,以及各结构多道防线的实现情况。结果发现,按我国规范设计的框剪结构在大震下的安全性能够得到保障;框架-联肢剪力墙结构在大震下发生明显的内力重分布,但剪力墙始终是主要的抗侧力结构。该研究结果对结构设计具有一定的指导意义。     

钢筋混凝土框架顶部钢结构加层的抗震性能分析

采用钢结构加层后,结构的整体质量、刚度、周期、阻尼比等都发生较大的变化。仅对加层部分结构进行计算分析是不安全的,应进行结构的整体分析。本文采用有限元软件ANSYS,对某4层钢筋混凝土框架结构办公楼顶部加2层纯钢框架的抗震性能进行分析,并在此基础上讨论了不同加层层数的整体框架模型、不同阻尼比ζ和有侧移及无侧移框架形式对结构整体抗震性能的影响分析。计算表明,由于加层后结构周期加长,整体框架的底层层剪力变化较小。     

插筋灌浆连接装配式钢筋混凝土剪力墙抗侧承载力分析

在地震荷载作用下,水平接缝处为装配式剪力墙结构的薄弱部位。为了研究带插筋灌浆连接的预制钢筋混凝土剪力墙的抗侧承载力,并比较其与现浇钢筋混凝土剪力墙承载力的区别,本文在已有试验的基础上对现浇和插筋灌浆连接装配式钢筋混凝土剪力墙进行了有限元建模。在此基础上,本文定义了插筋灌浆连接装配式钢筋混凝土剪力墙抗侧承载力折减系数并分析了轴压比、墙肢截面高度、墙肢厚度、灌浆料强度和插筋配筋率等参数对插筋灌浆连接装配式剪力墙破坏形态及承载力折减系数的影响。基于参数分析结果进行非线性回归分析,提出了插筋灌浆连接预制钢筋混凝土剪力墙承载力折减系数的简化计算公式。在工程参数的合理应用范围内简化公式计算结果与有限元计算结果吻合良好,可为插筋灌浆连接装配式预制钢筋混凝土剪力墙的抗震设计提供参考。     

钢筋混凝土开洞剪力墙结构抗震非线性有限元分析

本文以钢筋混凝土开洞剪力墙结构为研究对象，建立了该类结构动力非线性有限元分析计算及该类结构静力非线性pushover有限元分析计算的基本过程，并编制了相应的计算机程序．通过与实验分析结果的比较，检验了本文动力非线性有限元分析计算方法的准确程度，验证了静力非线性pushover有限元分析方法应用于开洞剪力墙抗震非线性性能评估的可靠性。     

中高层钢筋混凝土异形柱框架-抗震墙结构的抗震性能研究

本文通过对一幢中高层住宅在不同水准地震作用下进行的弹性计算和弹塑性动力时程分析,研究了钢筋混凝土异形柱框架-剪力墙结构的动力特性和抗震能力。结果显示该结构整体抗侧刚度大,抗震性能较好。进入塑性阶段后,塑性铰分布合理,满足了结构延性设计的要求。     

基于洞口偏心率钢管混凝土剪力墙力学性能的研究

为研究不同洞口偏心率下钢管混凝土剪力墙结构的受力性能,在试验的基础上,利用大型有限元软件ABAQUS,对3个开洞口面积相同,洞口偏心率为0,0.3,0.6的钢管混凝土剪力墙进行了非线性有限元分析。分析结果表明:洞口处于受压区时,随着偏心率的增加,其刚度和承载力都会有所下降;洞口处于受拉区,且偏心率较大时,小墙肢形成轴心受拉构件,结构易发生脱锚破坏;正向加载时,钢管混凝土剪力墙的延性会随着偏心率的增加而增加,反向加载时,会随着偏心率的增加而减小,正向加载时延性优于反向加载;钢管的存在,会产生抗剪销栓力,占总承载力的10%~20%,在承载力计算中应予以考虑。     

钢结构抗侧力体系抗震性能对比

常见的钢结构抗侧力体系包括抗弯钢框架、偏心支撑钢框架和钢板剪力墙结构,它们的耗能构件分别为框架梁、耗能梁段以及内填钢板。现行规范采用基于强度的设计方法,不能保证结构的整体破坏模式,无法对各抗侧力体系进行横向比较。采用近年来的性态设计方法,设计了3组10层抗弯框架、偏心支撑钢框架和钢板剪力墙模型,进行了静力弹塑性分析和动力弹塑性分析,对比了各抗侧力体系的承载能力、抗侧刚度、延性、层间侧移分布、破坏模式以及用钢量。对比结果表明:抗弯钢框架承载力和刚度最小,偏心支撑钢框架的延性最好,钢板剪力墙虽然承载力最高,但是延性却是最低。     

钢框架-混凝土抗侧力结构的抗震性能研究

在双重抗侧力结构体系中,地震作用主要由支撑框架或剪力墙等抗侧力结构承受,框架则主要承受竖向荷载,但是对框架的水平抗力也有具体要求。我国规范和美国规范对钢框架-剪力墙结构中框架应该承担的剪力有不同的规定,并且给出相应的抗震校核方法。此外,人们需要了解在混合结构中减少柱的数量对结构抗震性能的影响。为此,本文进行了2种钢-混凝土混合结构地震响应的有限元分析,并且考虑了柱距的变化,得到了轴压比的变化规律,对由两国抗震校核方法的计算结果进行了对比,提出了相关的设计建议。     

钢框架-带缝钢板剪力墙结构受力性能分析

本文对4种钢框架、6种带缝(两排)钢板剪力墙片(四周与构件无连接)和6种固接的钢框架-带缝钢板剪力墙结构在3种不同竖向荷载作用下的抗侧能力和往复荷载下的滞回性能进行了研究,并对比分析。结果表明:前两种结构的侧移刚度、抗侧能力相对较低,屈曲后刚度退化快;钢框架-带缝钢板剪力墙结构的侧移刚度、抗侧能力和耗能能力比前两种结构有明显的提高,说明钢框架与带缝钢板剪力墙片固接后工作协调性能良好。带缝钢板剪力墙片与钢框架-带缝钢板剪力墙结构的整体设计参数宽高比W/H,开缝设计参数开缝墙肢的高宽比h/b、宽厚比b/t、开缝墙肢与剪力墙的高宽比h/H对结构的抗侧能力和滞回性能有很大影响。W/H增大,结构的抗侧能力增强,滞回性能降低;h/b、b/t、h/H增大,结构的抗侧能力降低,滞回性能提高。     

钢框架-钢板剪力墙结构抗震性能研究

基于等效拉杆理论,对3组不同高度的钢框架-钢板剪力墙结构进行动力时程分析,研究了结构的层间侧移角、塑性铰出现顺序和外框架与支撑架的剪力分配等指标。结果表明:设计合理的钢框架-钢板剪力墙结构符合双层抗侧力体系设计原则。钢板剪力墙进入弹塑性状态后其支撑架的刚度并不明显退化,结构在各级地震下的外框架与支撑架的剪力分配比例较为稳定。另外,其剪力分配比例受其结构失稳类别的影响,一般情况下,外框架分配的剪力随结构高度的增加而增加。     

某高层框架-剪力墙基础隔震结构地震响应分析

以某高层框架-剪力墙基础隔震建筑结构为研究对象,采用考虑隔震装置竖向拉、压刚度变化的弹塑性本构关系,以及上部混凝土框架-剪力墙结构采用弹性本构关系,建立非线性有限元分析模型,对模型结构进行动力时程分析,研究高层框架-剪力墙基础隔震结构的地震响应。分析结果表明:在设计地震作用下该隔震支座的非线性滞回特性符合支座设计基本要求,采用基础隔震技术后该高层结构的前几阶周期均有所延长,上部结构的加速度和层间位移角响应明显减少,隔震层能耗散部分的地震动输入能量,隔震技术能够有效降低高层框架-剪力墙结构的地震响应。     

带现浇楼板钢框架-剪力墙结构的拟动力试验研究

为研究楼板平面内刚度对整体结构抗震性能的影响,对一个3层2跨的钢框架-剪力墙结构进行了等效单自由度拟动力试验研究。着重分析了该钢框架-剪力墙结构的破坏机制、耗能性能及变形恢复能力,从而掌握该钢框架-剪力墙结构的抗震性能。结果表明,现浇混凝土楼板刚性可以保证结构的空间整体性和水平力的有效传递,该组合结构体系具有良好的抗震性能。最后通过对刚度比系数R的分析,得到该组合结构体系能保证剪力的有效传递,特别是在强震作用下,能够使不同抗侧力构件协同工作,剪力墙承担80%以上的地震剪力。     

抗弯框架-钢板剪力墙结构体系抗震性能研究

基于等效拉杆理论和静力弹塑性分析法,对8层钢板剪力墙结构进行了静力推覆分析,在节点铰接和刚接连接形式下,分析了结构层间剪力分配、荷载-位移曲线、塑性铰出现顺序等指标,研究了节点刚度变化对结构整体性能的影响.结果表明:三跨刚接模型中,剪力墙承担约65％水平剪力,钢框架承担约35％,梁柱铰接后承载力降低29％左右.单跨刚接模型中,剪力墙承担约80％水平剪力,钢框架承担约20％,梁柱铰接后承载力降低9％左右.梁柱刚接为双重抗侧力体系,相邻跨框架能提供有效刚度,节点连接形式对结构承载力的影响不容忽视.     

碳纤维布增强混凝土框架抗震性能的有限元分析

利用碳纤维布（CFS）对一个9层钢筋混凝土框架的底层柱进行了加固,运用有限元程序对加固前后结构的整体抗震性能进行了动力分析.分析结果表明,利用碳纤维布加固底部框架柱有助于提高框架的整体抗震性能,从而减少框架在地震作用下的最大侧移和各层间位移.     

薄钢板剪力墙抗震性能试验研究

通过4个薄钢板剪力墙和1个钢筋混凝土框架的试验，研究了薄钢板剪力墙在低周往复荷载作用下的刚度、承载力、延性和耗能性能。试验表明，利用薄钢板剪力墙在低周往复荷载作用下的刚度、承载力、延性和耗能性能。试验表明，利用薄钢板剪力墙作为抗侧力构件是可行的。在钢筋混凝土框架中设置薄钢板可有效地增加刚度，承载力和耗能性能。     

板柱-剪力墙结构的动力特性分析

采用有限元方法，改变结构的跨度和层数，对无边梁的板柱-剪力墙结构、带边梁的板柱-剪力墙结构和框架-剪力墙结构的动力特性进行对比分析。指出水平荷载作用下无边梁的板柱-剪力墙结构的侧移曲线是弯曲型的，而带边梁的板柱-剪力墙结构的侧移曲线是弯剪型，并且边梁可以有效提高板柱-剪力墙结构侧向刚度。     

开洞薄钢板剪力墙低周反复荷载试验研究

薄板墙的滞回曲线在零位移附近有零刚度现象,存在明显的捏缩效应,常规方法是直接采用中厚板或通过强大的加劲体系将薄板转化成中厚板,但这将降低薄板墙的经济性。通过两片开洞薄钢板墙低周反复荷载试验,系统地研究了开洞钢板墙的破坏过程和破坏机理,得到了承载力,侧移刚度,延性和耗能能力等指标。试验结果表明,开洞钢板墙有较高的承载力和侧移刚度,延性和耗能能力很好。开洞不仅可以满足门窗洞口等建筑需求,而且可以减小内填板宽度,调节内填板与框架的刚度比,避免薄板墙的捏缩效应,使构件有更高的安全储备,开洞钢板墙是一种理想的水平抗侧力构件。     

改进框架支撑模型对剪力墙结构抗震性能的模拟

通过改变基本单元的数量m,本文提出的改进框架支撑模型不仅适用于不同层高宽比和材料的剪力墙结构,而且适用于框支、开洞等不同形式的剪力墙结构。通过对框支配筋砌块砌体剪力墙KZW-2子结构拟动力试验的模拟结果表明,改进框架支撑模型能有效地模拟剪力墙结构在地震作用下的弹塑性变形性能。     

黏滞阻尼器在煤矿井塔结构抗震加固中的应用

临涣煤矿是淮北矿业集团的主要大型煤矿,于1985年投产,设计年产煤180万吨。该矿主井提升系统塔高64.5m(8层),外剪力墙内框架矩形钢筋混凝土结构。本文采用SAP2000有限元软件,通过选用不同的阻尼器以及支撑布置方式,比较了结构安装黏滞阻尼器后与原结构在地震作用下的动力响应,以及不同的布置方式下阻尼器的耗能减震效果,可为结构在未来的抗震加固中提供一种优选方案和参考。     

新型CS-MRF-BCSPSW体系性能的有限元分析

提出一种新型斜拉索-钢抗弯框架-梁连接钢板剪力墙(简称CS-MRF-BCSPSW)抗侧力体系。CS-MRF-BCSPSW体系综合了钢抗弯框架(MRFs)、钢板剪力墙(SPSWs)和斜拉索(CS)的各自优点,能有效地提升钢抗弯框架-梁连接钢板剪力墙(BCSPSWs)体系的抗侧力能力。CS-MRF-BCSPSW体系具有双重抗震防线和自复位能力,且BCSPSWs具有耗能能力。首先,阐述了CS-MRF-BCSPSW体系的组成及其ABAQUS有限元模型;接着,数值研究了CS-MRF-BCSPSW体系的抗侧力能力。具体地,数值研究了BCSPSWs的高厚比和宽高比、拉索截面面积、拉索倾角和拉索预应力对CSMRF-BCSPSW体系弹性刚度和抗侧力的影响和BCSPSWs的高厚比和宽高比和拉索预应力对CSMRF-BCSPSW体系滞回性能的影响。数值结果表明:CS-MRF-BCSPSW是一种新型的高性能抗震结构体系。