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簡介:普通裝配結(jié)構(gòu)具有施工迅速、污染較小、耐用性強(qiáng)、運(yùn)輸方便等優(yōu)點(diǎn),而無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力裝配框架結(jié)構(gòu)除了上述幾點(diǎn),還兼有以下優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)的恢復(fù)力強(qiáng),殘余變形小,利于震后修復(fù)工作的進(jìn)行。因而無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力裝配結(jié)構(gòu)體系有良好的發(fā)展前景,但是目前在國內(nèi)還很少使用,一些重要問題還未得出明確結(jié)論,對之進(jìn)行深入研究非常必要。主要針對預(yù)應(yīng)力裝配框架結(jié)構(gòu)的邊節(jié)點(diǎn),進(jìn)行了抗震性能的試驗(yàn)研究。設(shè)計(jì)了三榀邊節(jié)點(diǎn)框架試件一榀現(xiàn)澆邊節(jié)點(diǎn)試件,一榀裝配角鋼的邊節(jié)點(diǎn)試件和一榀裝配阻尼器的邊節(jié)點(diǎn)試件,并用擬靜力試驗(yàn)方法對三榀框架試件進(jìn)行試驗(yàn)研究。在低周反復(fù)荷載作用下,采用荷載位移加載制度。試驗(yàn)結(jié)束后,對構(gòu)件的破壞過程、滯回曲線、骨架曲線、位移延性、剛度退化和預(yù)應(yīng)力增量的變化等抗震性能進(jìn)行了分析。試驗(yàn)結(jié)果表明,三榀框架試件結(jié)構(gòu)的邊節(jié)點(diǎn)都經(jīng)歷了彈性、屈服、強(qiáng)化和下降四個(gè)階段。試驗(yàn)最終得出的結(jié)果與開始設(shè)計(jì)時(shí)的“強(qiáng)柱弱梁”原則相符合,三榀試件都屬于是梁鉸機(jī)制破壞,其中裝配框架試件最終破壞都集中在梁柱接縫處。試件裝配阻尼器后可以提高耗能能力,使得試件的承載力增加,因此附加適當(dāng)?shù)淖枘岷哪苎b置,可以提高試件的抗震性能,在高烈度地區(qū)有良好的應(yīng)用前景。
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簡介:隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的繁榮和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,新的高層建筑結(jié)構(gòu)體系不斷地涌現(xiàn),建筑高度也不斷地被刷新。建筑高度的增加,使得結(jié)構(gòu)所承受的水平荷載(風(fēng)荷載、地震作用)顯著增大,框架核心筒結(jié)構(gòu)具有兩道可靠的抗側(cè)力防線,能夠有效地抵抗水平力,因此被廣泛應(yīng)用于各國的超高層建筑中。為了滿足人們的底部入口門廳、空中花園、空中大會(huì)議室、共享空間等使用要求,框架核心筒結(jié)構(gòu)中樓層樓板開洞現(xiàn)象非常普遍。如何選擇恰當(dāng)?shù)目拐鹦阅芊治鍪侄?,采取合適的抗震構(gòu)造措施,設(shè)計(jì)出安全可靠、經(jīng)濟(jì)可行的結(jié)構(gòu)變的尤為重要。本文結(jié)合某地震烈度為6度地區(qū)的典型混凝土框架核心筒結(jié)構(gòu)做了以下研究運(yùn)用ASBUILDING有限元分析軟件對樓板不同開洞率、開洞部位和開洞形狀的模型進(jìn)行靜力彈性計(jì)算,分析樓板開洞對結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性和位移響應(yīng)的影響;對樓板開洞形成的同層“長、短柱”的受力進(jìn)行分析;分析開洞側(cè)筒體剪力墻的內(nèi)力變化以及開洞樓層相鄰層樓板內(nèi)力的變化;運(yùn)用基于性能的抗震設(shè)計(jì)理論制定結(jié)構(gòu)的性能目標(biāo),進(jìn)行推覆分析,得出結(jié)構(gòu)的性能點(diǎn),分析塑形鉸的形成過程以及樓板開洞對結(jié)構(gòu)延性的影響。經(jīng)過模型計(jì)算和結(jié)果分析比對,本文找出了樓板開洞率、開洞部位和開洞形狀對結(jié)構(gòu)抗震性能的影響方式,證明通過恰當(dāng)?shù)姆治黾翱拐饦?gòu)造措施,該類結(jié)構(gòu)依然可以滿足“小震不壞、中震可修、大震不倒”的抗震設(shè)防要求。論文最后提出了一些有意義的抗震優(yōu)化設(shè)計(jì)意見。
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簡介:裝配式結(jié)構(gòu)是當(dāng)前我國建筑業(yè)發(fā)展的一個(gè)趨勢。框架結(jié)構(gòu)做為一種常見的結(jié)構(gòu)形式,如何保證裝配式梁柱節(jié)點(diǎn)連接區(qū)域具有較好的抗震性能并使其在地震中不先于其它構(gòu)件破壞,對整體結(jié)構(gòu)的安全具有重大的意義。ECCENGINEEREDCEMENTITIOUSCOMPOSITES是一種具有超高韌性和優(yōu)越耗能性能的纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料,將其應(yīng)用于工程結(jié)構(gòu)中能大大提高構(gòu)件的抗震性能。但由于ECC材料價(jià)格昂貴,本文擬將ECC材料應(yīng)用于裝配式節(jié)點(diǎn)后澆連接區(qū)域,以期提高其抗震性能的同時(shí)減少成本。具體工作如下1本文結(jié)合國內(nèi)外框架梁柱節(jié)點(diǎn)連接方式,提出了2種新的梁柱節(jié)點(diǎn)裝配方案,并創(chuàng)新性地將ECC材料應(yīng)用于梁柱節(jié)點(diǎn)后澆連接區(qū)域。然后采用非線性有限元軟件ATENA對提出的裝配方案進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。結(jié)果表明當(dāng)連接鋼筋與梁底部縱筋的水平搭接長度達(dá)到一定值后,梁底部縱筋能可靠地將應(yīng)力傳遞到連接鋼筋處鋼筋與混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度對節(jié)點(diǎn)的受力性能有影響,但當(dāng)鋼筋的粘結(jié)強(qiáng)度達(dá)到正常粘結(jié)強(qiáng)度的四分之一后,粘結(jié)強(qiáng)度對節(jié)點(diǎn)受力影響可忽略。2根據(jù)提出的裝配方案,設(shè)計(jì)了9個(gè)裝配式節(jié)點(diǎn)試件和2個(gè)現(xiàn)澆節(jié)點(diǎn)對比試件,詳細(xì)地介紹了試件的制作過程和試驗(yàn)流程,并通過對11個(gè)試件進(jìn)行低周反復(fù)荷載試驗(yàn),對試件的破壞形態(tài)、滯回曲線、強(qiáng)度、剛度、延性、耗能和應(yīng)變等抗震性能進(jìn)行了研究。結(jié)果表明2類裝配方案的連接均可靠。同時(shí),采用ECC后澆的試件滯回曲線更加飽滿,具有更好的耗能能力。此外,同一級(jí)荷載下,ECC試件的箍筋應(yīng)力水平較混凝土試件低,表明ECC可以分擔(dān)部分剪力,可部分代替箍筋的作用。3采用美國PEER中心開發(fā)的結(jié)構(gòu)非線性分析工具OPENSEES,建立了梁柱纖維單元和宏觀節(jié)點(diǎn)單元模型,對5個(gè)中節(jié)點(diǎn)試件進(jìn)行數(shù)值模擬并進(jìn)行參數(shù)分析。計(jì)算結(jié)果表明OPENSEES能夠較好地模擬在低周反復(fù)荷載作用下試件各個(gè)循環(huán)荷載下滯回路徑對比分析數(shù)值模擬和試驗(yàn)所得的骨架曲線,模擬結(jié)果的初始剛度較試驗(yàn)結(jié)果偏大OPENSEES平臺(tái)中ECC單軸本構(gòu)能較好的模擬鋼筋增強(qiáng)受彎構(gòu)件的抗震性能隨著ECC強(qiáng)度增加,節(jié)點(diǎn)模型的屈服荷載和峰值荷載均會(huì)不同程度增加基體材料在同一抗壓強(qiáng)度下,后澆ECC模型較后澆混凝土模型的屈服荷載和峰值荷載更高ECC彈模的折減對節(jié)點(diǎn)初始剛度和強(qiáng)度均有影響,但影響較小。4本文最后根據(jù)試驗(yàn)和模擬結(jié)果,對提出的梁柱節(jié)點(diǎn)裝配方案的設(shè)計(jì)和施工提出相應(yīng)建議。
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簡介:巨型框架結(jié)構(gòu)作為一種新型的結(jié)構(gòu)體系因具有結(jié)構(gòu)傳力明確、空間布置靈活、結(jié)構(gòu)整體性好等優(yōu)點(diǎn)而得到了廣泛的應(yīng)用。地震倒塌易損性分析是指在發(fā)生不同水平的地震時(shí)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不同程度破壞的條件概率,從概率的角度出發(fā),描述了結(jié)構(gòu)的抗震性能,可以為地震災(zāi)害損失評(píng)估與修復(fù)提供參考依據(jù),對防震減災(zāi)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)非常重要,已經(jīng)成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。因此對巨型框架結(jié)構(gòu)體系展開地震倒塌易損性分析具有重要的理論價(jià)值和實(shí)際意義。采用ABAQUS軟件建立巨型框架及其減震結(jié)構(gòu)的彈塑性有限元模型,對結(jié)構(gòu)進(jìn)行增量動(dòng)力時(shí)程分析,得到16%、50%和84%比例分位曲線和結(jié)構(gòu)的損傷狀態(tài)極限點(diǎn),概率地震需求分析是易損性分析的重要內(nèi)容,統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果數(shù)據(jù)得到結(jié)構(gòu)的概率地震需求模型和地震倒塌易損性曲線,通過易損性曲線對巨型框架及其減震結(jié)構(gòu)進(jìn)行地震損傷評(píng)估。結(jié)果表明,所采用的巨型框架減震結(jié)構(gòu)較原型結(jié)構(gòu)具有很好減震效果,運(yùn)用地震倒塌易損性分析方法可以簡單有效地評(píng)估巨型框架及其減震結(jié)構(gòu)在不同強(qiáng)度地震下的損傷程度,為巨型框架及其減震結(jié)構(gòu)的地震災(zāi)害損失評(píng)估與修復(fù)加固提供了科學(xué)的參考依據(jù)。
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簡介:相關(guān)文獻(xiàn)表明,近年來的強(qiáng)震中損毀嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)主要位于近斷層區(qū)(極震區(qū)),即緊鄰震中帶附近。近斷層區(qū)的地面運(yùn)動(dòng)帶有長周期速度脈沖,近場地面運(yùn)動(dòng)的速度和位移峰值均遠(yuǎn)高于遠(yuǎn)場地面運(yùn)動(dòng),對結(jié)構(gòu)提出了更高要求。相對而言,各國學(xué)者針對中遠(yuǎn)場地面運(yùn)動(dòng)特性及結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法的研究已比較成熟和完善,但對近場地面運(yùn)動(dòng)特性及近斷層區(qū)結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法的研究尚不夠成熟和完善,有必要對近斷層區(qū)結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法進(jìn)行深入研究。本文按照建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范GB500112010,對處于發(fā)震斷裂兩側(cè)5KM以內(nèi)結(jié)構(gòu)采用近場地震作用放大系數(shù)15,分別設(shè)計(jì)了10、15、20層人字形中心支撐鋼框架選取了16條近場地震記錄,采用PUSHOVER方法和彈塑性時(shí)程方法分析了所設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)在近場地震波作用下的反應(yīng)分析了結(jié)構(gòu)損傷、結(jié)構(gòu)位移響應(yīng)、結(jié)構(gòu)剪力和耗能構(gòu)件支撐桿的彈塑性反應(yīng)評(píng)價(jià)了建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范GB500112010近場地震作用放大系數(shù)方法的合理性。彈塑性時(shí)程分析結(jié)果表明近場多遇地震下3個(gè)結(jié)構(gòu)的層間位移角基本滿足規(guī)范要求,但在近場設(shè)防和罕遇地震下結(jié)構(gòu)均出現(xiàn)較大變形,不滿足規(guī)范層間側(cè)移限值要求地震加速度峰值、結(jié)構(gòu)層數(shù)、近場地震動(dòng)的頻譜特性以及不同的脈沖效應(yīng)均對結(jié)構(gòu)反應(yīng)產(chǎn)生一定的影響。
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簡介:隨著隧道地下交通等地下空間利用的增長,隧道臨近建筑結(jié)構(gòu)的情況越來越多。對于隧道與建筑結(jié)構(gòu)的靜力和動(dòng)力相互作用,往往根據(jù)研究對象將隧道或建筑物采用等效的方法分開考慮,依據(jù)經(jīng)驗(yàn)或規(guī)范要求分析討論。但是忽略相互作用的分析結(jié)果可能與真實(shí)情況差異較大,因此建筑結(jié)構(gòu)與隧道的動(dòng)力相互作用的研究,是評(píng)估地震作用下隧道對建筑結(jié)構(gòu)影響程度的必要手段。在國內(nèi)外既有研究的理論基礎(chǔ)上,本文從以下幾個(gè)方面對地震作用下的框架結(jié)構(gòu)筏基基巖的動(dòng)力相互作用進(jìn)行了分析,主要工作及獲得結(jié)論如下①對有無隧道情況下的框架結(jié)構(gòu)筏基基巖的動(dòng)力相互作用對比分析,結(jié)果表明隧道存在對模型的自振周期影響較小,但使非地下室的部分樓層相對位移峰值和絕對加速度峰值以及梁柱的彎矩峰值和剪力峰值有所增加;隧道存在對梁柱軸力峰值影響很小,其主要影響筏基右邊緣附近的等效應(yīng)力峰值,并且靠近左側(cè)巖石的結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)大于遠(yuǎn)離其的結(jié)構(gòu)響應(yīng)。②討論三類不同隧道位置,即隧道在地下室左邊,隧道下穿基巖以及下臥隧道不同水平位置對結(jié)構(gòu)和筏基動(dòng)力響應(yīng)的影響程度,分析結(jié)果表明,對不同的隧道位置,三者的影響程度各不相同隨著水平間距值或埋深的增大,相對位移峰值和絕對加速度峰值均有緩慢增加的趨勢,梁柱彎矩峰值變化規(guī)律各不相同,剪力峰值變化較小,水平間距改變時(shí)筏基中點(diǎn)和其右邊緣附近的等效應(yīng)力峰值變化明顯。③針對三種不同層數(shù)的結(jié)構(gòu)和三種場地建立動(dòng)力相互作用模型,對比分析同一結(jié)構(gòu)層數(shù)或同一場地下,地下室側(cè)臨隧道和隧道下穿基巖的模型動(dòng)力響應(yīng)的異同,計(jì)算結(jié)果表明,場地、結(jié)構(gòu)層數(shù)以及隧道位置對不同的動(dòng)力響應(yīng)影響各異,總體上筏基受到的影響更大,并且地下室與左側(cè)巖石“緊密接觸”對地震作用下的結(jié)構(gòu)變形和內(nèi)力均有不利影響。
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簡介:鋼筋混凝土掉層框架結(jié)構(gòu)抗連續(xù)性倒塌性能研究重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文(專業(yè)學(xué)位)學(xué)生姓名吳代頂指導(dǎo)教師劉立平教授兼職導(dǎo)師鄧小華教授級(jí)高工學(xué)位類別工程碩士建筑與土木工程領(lǐng)域重慶大學(xué)土木工程學(xué)院二〇一四年五月RESERCHONPROGRESSIVECOLLAPSESRESISTANCEPERFMANCEOFREINFCEDCONCRETESTEPTERRACEFRAMESTRUCTURESATHESISSUBMITTEDTOCHONGQINGUNIVERSITYINPARTIALFULFILLMENTOFTHEREQUIREMENTFPROFESSIONALDEGREEBYWUDAIDINGSUPERVISEDBYPROFLIULIPINGPLURALISTICSUPERVISEDBYSENIENGDENGXIAOHUASPECIALTYMEARCHITECTURALCIVILENGINEERINGFIELDCOLLEGEOFCIVILENGINEERINGOFCHONGQINGUNIVERSITYCHONGQINGCHINAMAY2014
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簡介:填充墻框架結(jié)構(gòu)具有設(shè)計(jì)施工方便、空間布置靈活和室內(nèi)空間大等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于多層商業(yè)辦公樓、醫(yī)院、教學(xué)樓和住宅中。但是根據(jù)以往歷次地震,特別是汶川地震的震害表明,填充墻與框架不合理的連接會(huì)引起框架主體的破壞,嚴(yán)重時(shí)引起倒塌,造成重大人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失,這種現(xiàn)象引起了研究人員的高度重視。我國建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范建議“框架結(jié)構(gòu)中的砌體填充墻,宜與柱脫開或采用柔性連接”,但目前對柔性連接的具體連接剛度和方式等方面,規(guī)范并沒有做出明確規(guī)定。本文基于填充墻與框架不同連接剛度及不同連接方式,對考慮填充墻與框架連接影響的框架結(jié)構(gòu)抗震性能進(jìn)行研究。主要研究工作如下(1)采用大型通用有限元軟件ABAQUS對前人已開展的5榀考慮填充墻與框架連接影響的單層單跨框架結(jié)構(gòu)擬靜力試驗(yàn)進(jìn)行數(shù)值模擬,并通過對比分析填充墻開裂荷載、開裂位移及結(jié)構(gòu)破壞特征和滯回曲線等抗震性能指標(biāo),驗(yàn)證了本文建立的有限元模型的可靠性,為后續(xù)整體框架結(jié)構(gòu)數(shù)值模擬奠定基礎(chǔ)。(2)基于某典型多層填充墻框架結(jié)構(gòu),依次建立不考慮填充墻,以及考慮填充墻與框架不同連接剛度和不同連接方式時(shí)的框架結(jié)構(gòu)有限元模型;通過模態(tài)分析與經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算結(jié)果對比可知,填充墻對結(jié)構(gòu)自振周期影響較大,結(jié)構(gòu)分析時(shí)必須考慮填充墻的影響;同時(shí),填充墻與框架不同連接剛度對框架結(jié)構(gòu)的頻率及振型影響較小,結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性趨于一致。(3)對考慮和不考慮填充墻影響的框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行多遇地震和罕遇地震作用下的彈塑性時(shí)程分析,結(jié)果表明填充墻對結(jié)構(gòu)的受力、變形和破壞特征具有較大影響,進(jìn)一步驗(yàn)證了結(jié)構(gòu)分析時(shí)考慮填充墻影響的必要性。(4)對采用不同連接剛度的填充墻框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行多遇地震和罕遇地震作用下的彈塑性時(shí)程分析;通過加速度反應(yīng)、層間位移角、框架和填充墻的震害特征等,對比分析了不同連接剛度下結(jié)構(gòu)的抗震性能,結(jié)果表明,合適的連接剛度可以提高結(jié)構(gòu)的抗震性能;針對本文所選框架結(jié)構(gòu)工程實(shí)例,當(dāng)填充墻與框架采用75%連接剛度時(shí)抗震性能較好。(5)在前文基礎(chǔ)上,進(jìn)一步對采用不同連接方式的填充墻框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行多遇地震和罕遇地震作用下的彈塑性時(shí)程分析;通過對結(jié)構(gòu)的加速度和位移反應(yīng),以及結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的震害特征等,對比分析了不同連接方式時(shí)結(jié)構(gòu)的抗震性能,結(jié)果表明,合理的連接方式可以提高結(jié)構(gòu)的抗震性能;針對本文所選框架結(jié)構(gòu)工程實(shí)例,當(dāng)填充墻與框架采用構(gòu)造柱加水平系梁連接方式時(shí)其抗震性較好,本文研究,可為框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),填充墻與框架連接剛度及連接方式的合理選擇提供參考。
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簡介:中國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速,建筑行業(yè)同經(jīng)濟(jì)一同發(fā)生著日新月異的變化,為了滿足當(dāng)下的需求,建筑結(jié)構(gòu)的形式也越來越多樣化。鋼結(jié)構(gòu)在當(dāng)下獲得越來越多的結(jié)構(gòu)工程師的認(rèn)可。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要考慮的最重要也是第一位的問題就是結(jié)構(gòu)的安全問題,結(jié)構(gòu)在偶然荷載的作用下會(huì)在結(jié)構(gòu)的局部產(chǎn)生破壞,導(dǎo)致局部承載力不足,從而擴(kuò)散到結(jié)構(gòu)的相鄰部分繼續(xù)發(fā)生破壞,直到結(jié)構(gòu)的主體承載力喪失,由此發(fā)生的連鎖反應(yīng)造成的結(jié)構(gòu)大規(guī)模坍塌,稱為連續(xù)倒塌。建筑物的連續(xù)倒塌會(huì)造成非常嚴(yán)重的生命及財(cái)產(chǎn)損失,引起巨大的社會(huì)影響,后果非常嚴(yán)重。然而,我國的結(jié)構(gòu)規(guī)范對結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌的設(shè)計(jì)要求還很模糊,所以,對鋼結(jié)構(gòu)的連續(xù)倒塌的分析研究是具有一定的社會(huì)意義的。本文的研究工作主要在以下幾個(gè)方面第一章主要論說了對結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗連續(xù)倒塌能力的意義,列舉了海內(nèi)外較典型的建筑發(fā)生連續(xù)倒塌的事例,由此詳細(xì)介紹了前人所作出的研究分析以及制定的相應(yīng)規(guī)范規(guī)程,并且提出了本文所計(jì)劃的相關(guān)研究內(nèi)容。第二章對結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌能力進(jìn)行了定義,詳細(xì)介紹了結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則,根據(jù)英美國家對結(jié)構(gòu)發(fā)生連續(xù)倒塌事件的研究分析定制了相關(guān)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則,提出了根據(jù)結(jié)構(gòu)倒塌的機(jī)理所做出的設(shè)計(jì)規(guī)范,以及抗結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌的概念設(shè)計(jì)方法和結(jié)構(gòu)發(fā)生局部倒塌所允許的范圍。分析結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌的各種概念設(shè)計(jì)方法,根據(jù)對規(guī)范的理解做出了相對詳細(xì)的介紹最后對結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌的備用荷載路徑法的四種分析手段做出了說明,對下文分析做好了理論奠基。第三章通過鋼框架結(jié)構(gòu)模型及衍伸工況模型,通過對比分析內(nèi)力重分布情況,研究結(jié)構(gòu)內(nèi)力變化的規(guī)律。對結(jié)構(gòu)進(jìn)行非線性靜力分析,判斷出結(jié)構(gòu)中不同位置構(gòu)件破壞對構(gòu)件所造成的不同程度的影響。根據(jù)非線性靜力分析的結(jié)果,提出改善結(jié)構(gòu)冗余度的設(shè)計(jì)方案,選取影響相對較大的工況研究分析,推斷出應(yīng)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中采取多種方法并行的方式,保證結(jié)構(gòu)的承載力要求。第四章對鋼結(jié)構(gòu)原模型和各工況進(jìn)行非線性動(dòng)力時(shí)程分析,分析各工況的出鉸順序及時(shí)間,對比得出對荷載作用受影響相對最大的工況。通過對比不同工況內(nèi)力時(shí)程曲線,分析結(jié)構(gòu)在構(gòu)件失效后的荷載承擔(dān)情況和內(nèi)力轉(zhuǎn)移情況,研究對結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌能力的影響分析。分析結(jié)構(gòu)原模型和各工況的位移響應(yīng)和加速度響應(yīng),對比位移情況和層間位移角的大小,推斷出非線性動(dòng)力時(shí)程分析中受到影響相對最大的工況,在此工況中采取改善措施。第五章主要對本文研究內(nèi)容進(jìn)行總結(jié),提出本文研究內(nèi)容的不足之處,對本文未來的研究工作開展方向提出一定的展望。
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簡介:連續(xù)倒塌是一個(gè)動(dòng)力效應(yīng)過程,由于支撐構(gòu)件失效引起的不平衡重力荷載使結(jié)構(gòu)發(fā)生運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生動(dòng)能,該動(dòng)能需要轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)的彈性與非彈性應(yīng)變能,從而減慢結(jié)構(gòu)向下運(yùn)動(dòng)的速度。因此,要避免結(jié)構(gòu)由動(dòng)力效應(yīng)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的倒塌,結(jié)構(gòu)必須能夠積聚足夠的能量使之在達(dá)到極限破壞狀態(tài)前停止運(yùn)動(dòng),為考慮結(jié)構(gòu)倒塌過程中的動(dòng)力效應(yīng),采用等效靜力荷載來考慮動(dòng)力效應(yīng)是常用的抗連續(xù)倒塌設(shè)計(jì)方法,對于倒塌過程中的動(dòng)力增大系數(shù)需要通過試驗(yàn)的手段進(jìn)行驗(yàn)證與研究。1本文采用擬靜力試驗(yàn)方法完成了一榀單層平面鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)和一榀單層空間混凝土框架結(jié)構(gòu)的抗倒塌性能試驗(yàn)。研究了兩榀框架在倒塌過程中的空間效應(yīng)和懸索作用,探討了兩榀框架結(jié)構(gòu)在倒塌過程中的受力機(jī)制轉(zhuǎn)換過程和結(jié)構(gòu)破壞形式,獲得了兩榀框架結(jié)構(gòu)在抵抗荷載作用時(shí)的一些靜力參數(shù),為下一步考慮動(dòng)力效應(yīng)的倒塌試驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)值模擬提供了數(shù)據(jù)支持。2本文采用自制脫鉤裝置對一榀單層平面鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了模擬移除框架中柱的倒塌性能試驗(yàn),試驗(yàn)?zāi)M了柱的失效過程、時(shí)間以及不同的不平衡荷載工況下結(jié)構(gòu)的動(dòng)力反應(yīng)與性能?;谠囼?yàn)結(jié)果研究了框架結(jié)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)過程中處于彈性作用階段、彈塑性作用階段和塑性作用階段時(shí)的動(dòng)力性能,闡述了中柱失效后結(jié)構(gòu)的整個(gè)倒塌過程,得到了試驗(yàn)框架在動(dòng)力效應(yīng)下的抗倒塌性能。3采用ATENA有限元計(jì)算軟件對本文兩榀試驗(yàn)框架和一個(gè)試驗(yàn)案例進(jìn)行了數(shù)值模擬分析,計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合良好。建立了三榀框架模型對抗連續(xù)性倒塌過程進(jìn)行數(shù)值模擬分析,研究了框架抗倒塌過程中的影響因素,如框架層數(shù)等。4通過本文中的動(dòng)力試驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了基于能量平衡原理的抗連續(xù)性倒塌評(píng)估方法,并利用基于能量平衡原理的抗連續(xù)性倒塌評(píng)估方法對的五榀數(shù)值模擬框架進(jìn)行抗連續(xù)性倒塌評(píng)估。
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簡介:隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的迅速增長,高層建筑越來越多,框架簡體結(jié)構(gòu)作為一種常見結(jié)構(gòu)形式得到了普遍的運(yùn)用。通過在框筒結(jié)構(gòu)中布置橡膠支座隔震層以增大結(jié)構(gòu)的延性,使結(jié)構(gòu)在地震中能夠盡可能多的消耗地震能量,從而達(dá)到較好的抗震效果。本文針對采用橡膠支座后的框架核心筒結(jié)構(gòu)在地震作用下的隔震減震問題,依托國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目51378168和中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金項(xiàng)目2012HGZY0024,利用AS軟件對其進(jìn)行有限元分析。隔震技術(shù)一般是在首層豎向構(gòu)件底部和基礎(chǔ)的連接處或根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)的需要在相應(yīng)的樓層設(shè)置隔震裝置。與傳統(tǒng)的抗震結(jié)構(gòu)相比,隔震結(jié)構(gòu)是一種主動(dòng)控制技術(shù),利用隔震裝置來阻止地震能量向上部結(jié)構(gòu)傳遞,從而減小地震作用對上部結(jié)構(gòu)的影響。隨著隔震技術(shù)理論日益成熟和在實(shí)際工程中不斷的應(yīng)用,為隔震技術(shù)的發(fā)展和推廣帶來了廣闊的前景。在實(shí)際工程應(yīng)用中,布置隔震裝置的位置不同可分為基礎(chǔ)隔震和層間隔震兩種。目前,基礎(chǔ)隔震這項(xiàng)技術(shù)的研究已經(jīng)比較成熟并且寫入了我國規(guī)范,在工程實(shí)例中也有很多的運(yùn)用。然而層間隔震的工作機(jī)理和減震效果卻不是很明確,需要進(jìn)一步深入研究。因此,本文對基礎(chǔ)隔震和層間隔震的減震效果通過理論推導(dǎo)和有限元數(shù)值模擬分析,與原傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比較,對比分析出這兩種隔震體系的不同性能。本文首先闡述了隔震支座的力學(xué)性能、基礎(chǔ)隔震和層間隔震力學(xué)模型及動(dòng)力平衡方程的建立,并推導(dǎo)了隔震體系動(dòng)力平衡方程的求解,最后通過有限元分析軟件ASGEN對采用基礎(chǔ)隔震以及隔震支座置于二十層豎向構(gòu)件頂部的層間隔震結(jié)構(gòu)進(jìn)行模態(tài)分析和在水平地震作用下的動(dòng)力時(shí)程分析,計(jì)算出數(shù)據(jù)與原結(jié)構(gòu)進(jìn)行對比,總結(jié)分析出隔震結(jié)構(gòu)的減震效果,研究成果主要如下研究隔震結(jié)構(gòu)自振特性的影響。通過對比分析3種方案結(jié)構(gòu)的前12階自振周期和前三階振型,得出隔震層對框架核心筒結(jié)構(gòu)自振特性的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明,布置橡膠隔震支座使框架核心筒結(jié)構(gòu)的整體剛度變小,因此結(jié)構(gòu)的自振圓頻率減小,自振周期從而增大??梢钥闯霾捎酶粽鹧b置能夠有效地延長結(jié)構(gòu)的自振周期,從而避開場地的卓越周期以減輕地震作用。研究水平地震作用下隔震結(jié)構(gòu)位移和內(nèi)力響應(yīng)的影響。采用動(dòng)力時(shí)程分析方法計(jì)算各方案結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng),基礎(chǔ)隔震和層間隔震均具有顯著地減震效果。隔震層位置的不同對整體結(jié)構(gòu)的減震效果和減震機(jī)理有較大的影響。隔震層置于結(jié)構(gòu)中部時(shí),其上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)的樓層位移加速度及剪力都有不同的變化趨勢。最后研究了隔震裝置參數(shù)的變化對結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)的影響,為合理選取隔震裝置參數(shù)和隔震結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供參考,并分析推導(dǎo)了隔震結(jié)構(gòu)的高寬比限值。
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簡介:北嶺地震之后,人們發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)鋼框架梁柱連接發(fā)生了大量的脆性斷裂。震后,國內(nèi)外學(xué)者對改進(jìn)鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)展開了諸多的研究,目前,改進(jìn)梁柱剛性連接受力性能的方法主要有梁端削弱式節(jié)點(diǎn)和梁端加強(qiáng)式節(jié)點(diǎn)兩種,這兩種節(jié)點(diǎn)雖然能夠成功轉(zhuǎn)移塑性鉸并避免連接處焊縫的脆性破壞,但是震后的修復(fù)卻是很難實(shí)現(xiàn)的。為此,本文設(shè)計(jì)了一種新型耗能節(jié)點(diǎn),采用帶懸臂梁段拼接的節(jié)點(diǎn)形式使塑性鉸形成在削弱處,拼接處兩段梁的翼緣和腹板分別由兩塊鋼板焊接在一起,地震作用下,塑性變形僅發(fā)生在這四塊鋼板上,梁柱主體構(gòu)件始終保持在彈性范圍內(nèi),僅替換破壞的鋼板結(jié)構(gòu)即可正常使用。通過理論分析的方法和ABAQUS有限元數(shù)值模擬,對新型耗能節(jié)點(diǎn)的性能和構(gòu)造形式進(jìn)行了探討,提出了新型節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)方法利用數(shù)值模擬分析新型節(jié)點(diǎn)的性能及合理的構(gòu)造同時(shí)對影響其抗震性能的各個(gè)因素進(jìn)行討論。主要研究內(nèi)容如下1針對新型耗能節(jié)點(diǎn)僅耗能板發(fā)生塑性變形而梁柱主體構(gòu)件始終保持在彈性范圍內(nèi)的要求,對耗能板的尺寸進(jìn)行了理論分析,得出了耗能板尺寸限值公式。為避免新型耗能節(jié)點(diǎn)耗能裝置發(fā)生整體失穩(wěn)的破壞模式,對矩形外套所需的強(qiáng)度進(jìn)行了推導(dǎo),得出了矩形鋼外套梁柱節(jié)點(diǎn)耗能裝置強(qiáng)度設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)。針對C形外套節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造形式,得出了耗能板與C形外套預(yù)留縫隙的最小值。2采用有限元軟件ABAQUS對新型節(jié)點(diǎn)構(gòu)件進(jìn)行了靜力荷載作用下的有限元分析。分析了三種構(gòu)造節(jié)點(diǎn)的荷載位移曲線、應(yīng)力分布等,發(fā)現(xiàn)其均能將塑性鉸控制在耗能裝置處且能夠使梁柱主體構(gòu)件始終保持在彈性范圍內(nèi),有限元模擬發(fā)現(xiàn)帶矩形外套的耗能節(jié)點(diǎn)能夠承受更大的力新型耗能節(jié)點(diǎn)的承載力隨著墊板厚度的增大、耗能板自由長度的減小以及鋼外套厚度的增大而增大有外套耗能節(jié)點(diǎn)的承載力隨著耗能板與鋼外套間隙的減小而增大,但間隙過小時(shí),矩形外套耗能節(jié)點(diǎn)的梁會(huì)部分進(jìn)入塑性。3對新型耗能節(jié)點(diǎn)進(jìn)行往復(fù)荷載作用下的數(shù)值模擬分析。發(fā)現(xiàn)矩形外套節(jié)點(diǎn)與C形外套節(jié)點(diǎn)耗能能力相比差別不大,但要稍好一些,無外套節(jié)點(diǎn)的耗能最差隨著耗能板寬厚比的減小、自由長度和間隙的減小以及耗能板截面面積的增大,新型耗能節(jié)點(diǎn)的耗能能力均有提高的趨勢,剛度退化也有減緩的趨勢隨著墊板厚度的增加,節(jié)點(diǎn)的總耗能變大,但墊板厚度的變化對剛度退化的影響可以忽略。
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簡介:FEMA研究報(bào)告曾經(jīng)指出框架結(jié)構(gòu)基于性能的抗震設(shè)計(jì)應(yīng)該以可靠度理論為基礎(chǔ),所以未來結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的發(fā)展方向是基于性能的抗震設(shè)計(jì)理論。作為基于性能抗震設(shè)計(jì)理論的核心方法的PUSHOVER分析方法也應(yīng)該建立在可靠度和概率論的基礎(chǔ)上。盡管目前許多國內(nèi)外學(xué)者對概率PUSHOVER分析方法做了很多探討和研究,且取得了一定成果,但是該方法仍舊不夠成熟,運(yùn)用于實(shí)際工程當(dāng)中仍然比較困難。在這樣的情況下,對確定性PUSHOVER分析方法的適用性范圍和保證率進(jìn)行分析研究是很有必要的。本文首先闡述了國內(nèi)外關(guān)于PUSHOVER分析方法的研究狀況,詳細(xì)介紹了PUSHOVER分析方法的基本原理、側(cè)向荷載加載模式和SAP2000程序關(guān)于PUSHOVER的分析,還提出了PUSHOVER實(shí)際需求譜分析方法的基本原理和一般步驟。并通過對比模型實(shí)例分析來詳細(xì)介紹了現(xiàn)行確定性PUSHOVER分析方法的一般步驟,以及樓板對框架結(jié)構(gòu)性能點(diǎn)和頂點(diǎn)位移的影響。然后為了能簡便地對PUSHOVER分析頂點(diǎn)位移的概率分析進(jìn)行研究,本文從五個(gè)方面探討了頂點(diǎn)位移對地震烈度、場地條件、側(cè)向力加載模式、結(jié)構(gòu)重量和材料性能等不確定性因素的敏感性程度,研究分析結(jié)果得出頂點(diǎn)位移對需求曲線的敏感性遠(yuǎn)遠(yuǎn)地強(qiáng)于能力曲線。因此,從簡化的角度上,在分析探討PUSHOVER分析方法頂點(diǎn)位移的概率分布時(shí)重點(diǎn)考慮需求曲線的不確定性,忽略結(jié)構(gòu)抗力曲線的不確定性。最后建立了一個(gè)7層三維框架模型,詳細(xì)地分析了各類場地條件下的確定性PUSHOVER分析頂點(diǎn)位移和PUSHOVER實(shí)際需求譜分析頂點(diǎn)位移。根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析原理對頂點(diǎn)位移的概率分布進(jìn)行了研究探討,從而分析出確定性PUSHOVER分析方法的保證率和適用性。分析結(jié)果表明若地震作用下結(jié)構(gòu)的變形進(jìn)入彈塑性狀態(tài),則確定性PUSHOVER分析結(jié)果保證率較高,在這樣的情況下PUSHOVER方法是一種可靠的抗震性能評(píng)估方法若結(jié)構(gòu)變形在地震作用下始終處于彈性狀態(tài),則PUSHOVER分析方法結(jié)果保證率較低,分析結(jié)果偏于不安全。所以,PUSHOVER分析方法適用于彈塑性分析,是一種靜力彈塑性分析方法,不適用于靜力彈性分析。
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