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簡介:地震對結(jié)構(gòu)的破壞是由地面運(yùn)動(dòng)而引起的建筑物受迫振動(dòng)所致。基礎(chǔ)隔震的基本原理就是通過設(shè)置隔震系統(tǒng),使結(jié)構(gòu)在基礎(chǔ)層與上部結(jié)構(gòu)之間能夠做有限的柔性滑動(dòng),從而減小結(jié)構(gòu)的水平剛度、延長結(jié)構(gòu)的自振周期、有效降低結(jié)構(gòu)在地震中的加速度反應(yīng)。地震能量大部分被隔震層所消耗,上部結(jié)構(gòu)只做輕微平動(dòng)。本文使用有限元軟件SAP2000建立多層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),通過非線性靜力分析和非線性時(shí)程分析,探討基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)的抗震性能及減震效果。首先詳細(xì)闡述了隔震技術(shù)的基本原理及其運(yùn)動(dòng)特性,介紹了常用隔震裝置分類、構(gòu)造和力學(xué)性能,進(jìn)而建立基礎(chǔ)隔震力學(xué)模型和動(dòng)力平衡方程,推導(dǎo)了隔震系統(tǒng)的動(dòng)力平衡方程的求解,為后續(xù)彈塑性時(shí)程分析提供校核參考。其次在同時(shí)考慮隔震層及其上部結(jié)構(gòu)的非線性的基礎(chǔ)上,采用非線性分析軟件SAP2000建立了三維非線性模型,對基礎(chǔ)隔震混凝土框架結(jié)構(gòu)實(shí)例模型進(jìn)行了在8度罕遇地震波ELCENTRO波、TAFT波和人工波下的彈塑性時(shí)程分析,將其結(jié)果與相應(yīng)的非隔震結(jié)構(gòu)進(jìn)行對比,以評判隔震結(jié)構(gòu)的減震效果及其抗震性能。結(jié)果表明在地震力作用下,基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)加速度、層間位移以及層間剪力相較于非隔震抗震結(jié)構(gòu)都有非常大的減少,大大的減輕了水平地震力對結(jié)構(gòu)的作用,提高了結(jié)構(gòu)的整體抗震性能。最后采用基于SAP2000的PUSHOVER分析方法,對隔震結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜力非線性分析,給出了適用于基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)的側(cè)向加載方式,通過與非線性時(shí)程分析結(jié)果的對比,驗(yàn)證該側(cè)向加載方式的可靠性,并且通過PUSHOVER分析結(jié)果研究了基礎(chǔ)隔震框架結(jié)構(gòu)塑性鉸的出現(xiàn)、分布及發(fā)展的規(guī)律,找出結(jié)構(gòu)可能存在的薄弱環(huán)節(jié),為隔震設(shè)計(jì)及隔震結(jié)構(gòu)抗震性能評估提供依據(jù)。
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簡介:受斷層破裂的方向性效應(yīng)等因素的影響,在斷層區(qū)常有一類地震動(dòng)表現(xiàn)出明顯的高速度、高位移幅值和長周期的特性。在研究中這類地震動(dòng)常被稱為近斷層脈沖型地震動(dòng)。研究表明,結(jié)構(gòu)在近斷層脈沖型地震動(dòng)作用下需要具有更高的延性和強(qiáng)度需求。研究者已普遍認(rèn)為在斷層區(qū)的抗震設(shè)計(jì)中應(yīng)著重考慮這類地震動(dòng)的影響。為深入分析建筑結(jié)構(gòu)在脈沖型地震動(dòng)作用下的破壞機(jī)理,本文采用小波分析方法獲取近斷層脈沖型地震動(dòng)中的速度脈沖,基于多尺度分解方法獲取不同頻率成分的地震動(dòng)分量,之后系統(tǒng)分析了不同層數(shù)以及不同延性水平的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)在近斷層脈沖型地震動(dòng)及其分量作用下的動(dòng)力響應(yīng),以期為斷層區(qū)建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)及震后加固提供有價(jià)值的參考意見。本文的研究主要包括以下幾個(gè)方面(1)本文采用PKPM設(shè)計(jì)軟件建立符合中國現(xiàn)行規(guī)范的4種不同層數(shù)(1層、2層、4層和8層)的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu),然后根據(jù)PKPM設(shè)計(jì)軟件提供的詳細(xì)參數(shù)在OPENSEES有限元分析軟件中分別建立4種不同層數(shù)框架結(jié)構(gòu)的二維分析模型。在前人的分析結(jié)果的基礎(chǔ)上,本文選取了來自17次大地震的65條典型的脈沖型地震動(dòng)。(2)典型的速度脈沖是近斷層脈沖型地震動(dòng)區(qū)別于普通地震動(dòng)的主要特征。為定量分析速度脈沖對框架結(jié)構(gòu)的影響,本文采用小波分析分離脈沖型地震動(dòng)中的速度脈沖,然后對比分析框架結(jié)構(gòu)在原始地震動(dòng)、速度脈沖以及去除脈沖后剩余部分的動(dòng)力響應(yīng),并討論分析4種不同層高以及4種不同延性水平的8層框架結(jié)構(gòu)的加速度反應(yīng)、速度反應(yīng)、位移反應(yīng)、層間位移角和薄弱層位置等隨地震動(dòng)參數(shù)以及脈沖參數(shù)的變化規(guī)律。(3)可見光由一系列不同頻率的光波組成,地震動(dòng)亦由一系列不同頻率的分量構(gòu)成。為系統(tǒng)討論不同頻率的地震動(dòng)分量對框架結(jié)構(gòu)的影響,并嘗試探索一種從分量的角度分析結(jié)構(gòu)在地震動(dòng)作用下的動(dòng)力響應(yīng)的方法,本文采用多尺度分解方法將每一條脈沖型地震動(dòng)均分解成10條不同頻率地震動(dòng)分量,然后探究結(jié)構(gòu)在原始地震動(dòng)和地震動(dòng)分量作用下動(dòng)力響應(yīng)參數(shù)間的關(guān)系。
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簡介:傳統(tǒng)的抗震加固都是從抗震的角度來進(jìn)行考慮,采用的是“硬碰硬”的加固方法,其實(shí)質(zhì)是將其自身作為耗能構(gòu)件,在地震作用下,抗震加固結(jié)構(gòu)仍會(huì)發(fā)生嚴(yán)重破壞,且抗震加固費(fèi)用又相對較大。隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展,建筑隔震體系比抗震體系有更好的安全性和經(jīng)濟(jì)性。因此,本文將隔震技術(shù)用于既有建筑,研究既有框架剪力墻結(jié)構(gòu)的隔震處理方法及結(jié)構(gòu)的隔震性能。本文查閱了已有隔震理論和工程實(shí)踐文獻(xiàn),研究分析了框架剪力墻結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)隔震處理方法的隔震原理、隔震裝置,提出了既有框架剪力墻結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)隔震處理方法及設(shè)計(jì)要點(diǎn)和施工工藝,并采用SAP2000計(jì)算軟件對既有框架剪力墻隔震處理結(jié)構(gòu)和既有框架剪力墻抗震加固結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)值模擬,得出了四點(diǎn)研究結(jié)論①既有框架剪力墻結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)隔震可大幅度提高結(jié)構(gòu)自振周期,起到良好的隔震作用?;A(chǔ)隔震層將上部結(jié)構(gòu)和下部基礎(chǔ)完全隔開,使結(jié)構(gòu)自振周期遠(yuǎn)離場地特征周期,避開地震主要攜能頻帶,減小地震能量的傳遞;②既有框架剪力墻結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)隔震具有良好的減震作用。由于隔震支座的阻尼特性,可耗散部分地震能量,進(jìn)一步減少地震能量的向上傳遞,起到減震作用;③隔震處理較傳統(tǒng)抗震加固具有良好的抵御地震效果。與抗震加固結(jié)構(gòu)相比,隔震處理可使結(jié)構(gòu)的自振周期延長2倍,層間剪力降低6倍,層間位移降低3倍,層間絕對加速度降低6倍,說明隔震處理結(jié)構(gòu)比抗震加固結(jié)構(gòu)具有更強(qiáng)的抵抗地震作用的能力;④疊層橡膠隔震支座的水平剛度是隔震設(shè)計(jì)的重要參數(shù)。隔震支座的水平剛度較小,在地震作用下,隔震處理的既有框架剪力墻結(jié)構(gòu)位移主要發(fā)生在隔震層處,為滿足規(guī)范對隔震支座最大水平位移的要求,設(shè)計(jì)時(shí)需要對隔震支座剛度合理選取。上述研究結(jié)果可為進(jìn)一步研究既有框架剪力墻結(jié)構(gòu)的隔震處理方法及隔震性能提供參考,并可為既有框架剪力墻結(jié)構(gòu)的隔震處理工程設(shè)計(jì)與施工提供參考。
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簡介:結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌破壞是一種嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)災(zāi)害,本文以RC框架結(jié)構(gòu)為研究對象,采用基于備用荷載路徑的PUSHDOWN分析方法,研究其抗連續(xù)倒塌性能和可靠度。主要研究內(nèi)容包括1對無樓板框架結(jié)構(gòu)和帶樓板框架結(jié)構(gòu),根據(jù)解析法的計(jì)算公式,分析計(jì)算結(jié)構(gòu)在抵抗連續(xù)倒塌過程中所能提供的抗力大小。同時(shí),基于ANSYS平臺(tái),采用基于備用荷載路徑的PUSHDOWN研究方法,分析計(jì)算結(jié)構(gòu)在連續(xù)倒塌過程中提供的抗力。對比解析法和有限元分析法得出的結(jié)果,驗(yàn)證前者是合理的。進(jìn)一步將板底配筋率和板厚作為影響因子,分析它們對框架結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌性能的影響。2采用解析法分析計(jì)算典型配筋框架結(jié)構(gòu)(梁頂縱筋未貫通)和梁頂縱筋通長布置框架結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌的梁機(jī)制、懸鏈線機(jī)制的抗力值,并根據(jù)結(jié)構(gòu)在抗連續(xù)倒塌過程中對延性的需求,給出延性系數(shù)的定義??蚣芰喉敳靠v向鋼筋通長布置,有利于提高結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌的抗力和延性。3基于OPENSEES和MATLAB分析平臺(tái),闡述對損傷結(jié)構(gòu)采用隨機(jī)PUSHDOWN分析方法求解結(jié)構(gòu)可靠度的具體實(shí)施過程。針對結(jié)構(gòu)材料特性的不確定性,對RC空間框架依照GSA建議拆除主要承重構(gòu)件后的剩余損傷結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體抗倒塌可靠度分析,以可靠度作為評價(jià)結(jié)構(gòu)抗倒塌性能的指標(biāo),評價(jià)剩余損傷結(jié)構(gòu)的抗倒塌能力。
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簡介:近年來,為滿足生產(chǎn)和人民生活的需要,高層建筑飛速發(fā)展?;谥袊牡卣鸹顒?dòng),所有的建筑,特別是有立面收進(jìn)高層建筑結(jié)構(gòu),都要考慮到地震作用以及規(guī)范標(biāo)準(zhǔn),同時(shí)還有立面收進(jìn)對高層建筑的抗震性能的影響。本文以蘭澳花苑高層建筑為研究對象,分別利用有限元分析軟件SAP2000V161建立了立面收進(jìn)與非立面收進(jìn)兩種高層建筑結(jié)構(gòu)模型,并利用時(shí)程分析法研究了立面收進(jìn)高層建筑在ELCENTRO、ALTADENA和ARRY06三種地震波作用下的抗震性能和非立面收進(jìn)高層建筑在ELCENTRO地震波作用下的抗震性能。以下兩點(diǎn)是該研究的主要結(jié)論首先,研究了立面收進(jìn)對總高度1064米的34層的立面收進(jìn)框架剪力墻混凝土RC高層建筑的影響。結(jié)果表明,一、立面收進(jìn)高層建筑結(jié)構(gòu)周期比等于0885,證明了立面收進(jìn)高層的扭轉(zhuǎn)為常規(guī)扭轉(zhuǎn)。二、所有模型結(jié)果分析(包括模型頂部位移分析,層間位移分析,層間位移角分析和層間位移比分析,地震作用水平力P,模型中X和Y方向地震作用下正負(fù)樓層剪力及彎矩曲線,X和Y方向的扭轉(zhuǎn)和模型X和Y方向的剛度比2)在ARRY06地震波作用下是最為大的,而在ELCENTRO地震波作用下是最小的。三、在三種地震波(ELCENTRO、ALTADENA和ARRY06)作用下立面收進(jìn)高層建筑模型的抗震側(cè)剛度和內(nèi)力在收進(jìn)層有突變,證實(shí)了第七層為結(jié)構(gòu)的薄弱層。在地震的作用下,高層建筑的破壞是從結(jié)構(gòu)的薄弱層開始的,而第七層的薄弱特征直接影響著高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力,會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的變形。其次,運(yùn)用SAP2000V161來分析總高度1064米的34層兩棟混凝土RC高層建筑塔樓模型(第一個(gè)模型有收進(jìn),第二個(gè)模型無收進(jìn))在同一場地條件、地震波(ELCENTRO)以及規(guī)范下的地震作用并且對比了這兩棟高層建筑抗震性能分析的結(jié)果,從而分析了立面收進(jìn)對高層建筑抗震性能的影響。本文研究證實(shí)立面收進(jìn)直接影響高層建筑。設(shè)置立面收進(jìn)的高層建筑模型具有扭轉(zhuǎn)應(yīng)變,而不設(shè)計(jì)立面收進(jìn)高層建筑模型不具有扭轉(zhuǎn)應(yīng)變。有立面收進(jìn)高層建筑模型的位移比無立面收進(jìn)高層建筑模型的位移要小,但是有立面收進(jìn)高層建筑模型的內(nèi)力有突變。我們在設(shè)計(jì)高層建筑時(shí),若利用立面收進(jìn),則可以使高層建筑的位移減小,但同時(shí)高層建筑的內(nèi)力會(huì)突變。
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簡介:本文以按照我國現(xiàn)行規(guī)范設(shè)計(jì)的鋼筋混凝土RC框架結(jié)構(gòu)為研究對象,考慮影響RC框架結(jié)構(gòu)抗震性能的主導(dǎo)因素,設(shè)防烈度、層數(shù)、跨度等,結(jié)合我國RC框架的幾何及荷載統(tǒng)計(jì)特性,設(shè)計(jì)66個(gè)典型RC框架結(jié)構(gòu);系統(tǒng)介紹了解析地震易損性模型的建立過程與關(guān)鍵問題;結(jié)合ATC63選波原則選取32條地震動(dòng)記錄,挑選PGA較大的水平分量的32條地震動(dòng)分量,以ATC63推薦22條地震動(dòng)記錄作為基礎(chǔ),增加國內(nèi)地震動(dòng)記錄,分析不同地震動(dòng)記錄集對于地震易損性函數(shù)的影響規(guī)律,采用ATC63推薦22條地震動(dòng)記錄作為RC框架結(jié)構(gòu)地震易損性分析的輸入地震動(dòng)記錄。本研究主要內(nèi)容包括⑴非倒塌極限狀態(tài)地震易損性函數(shù)的建立方法1?;诜蔷€性分析軟件OPENSEES,采用基于力的梁柱單元建立RC框架結(jié)構(gòu)的數(shù)值模型,模擬RC框架結(jié)構(gòu)從完好到嚴(yán)重破壞變形階段;以PGA和SAT1為強(qiáng)度指標(biāo),采用多條帶法,進(jìn)行7次調(diào)幅,共計(jì)154次非線性動(dòng)力時(shí)程分析,假定地震動(dòng)強(qiáng)度水平與工程需求參數(shù)服從對數(shù)線性關(guān)系,建立RC結(jié)構(gòu)的概率地震需要模型;結(jié)合中國抗震規(guī)范及震害資料,考慮國內(nèi)相關(guān)學(xué)者的研究成果,以震害預(yù)測為目的,采用最大層間位移角作為工程需求參數(shù),確定RC框架結(jié)構(gòu)輕微、中等、嚴(yán)重和倒塌極限狀態(tài);采用基于位移的地震易損性理論框架,考慮地震動(dòng)的不確定性、能力的不確定性和建模的不確定性,建立66個(gè)典型RC框架結(jié)構(gòu)的地震易損性函數(shù)。以66個(gè)樣本為統(tǒng)計(jì)分析對象,分析結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)對于地震易損性模型參數(shù)中位值和對數(shù)標(biāo)準(zhǔn)差的影響規(guī)律;基于PGA強(qiáng)度指標(biāo),確定某一設(shè)防烈度下某一層數(shù)范圍內(nèi)RC框架結(jié)構(gòu)的代表性地震易損性曲線參數(shù)取值,建立適用于群體震害預(yù)測的非倒塌極限狀態(tài)的RC框架結(jié)構(gòu)地震易損性模型。⑵倒塌地震易損函數(shù)的建立方法2。采用了考慮退化的構(gòu)件塑性鉸模型,基于OPENSEES建立考慮節(jié)點(diǎn)剪切變形的整體結(jié)構(gòu)集中塑性鉸模型;以SAT1為地震動(dòng)強(qiáng)度指標(biāo),采用增量動(dòng)力分析方法IDA,將結(jié)構(gòu)的動(dòng)力失穩(wěn)點(diǎn)作為倒塌點(diǎn),通過調(diào)整算法及收斂容差實(shí)現(xiàn)倒塌過程的模擬;假定倒塌點(diǎn)服從對數(shù)正態(tài)分布,考慮地震動(dòng)不確定性和建模不確定性,建立各典型RC框架結(jié)構(gòu)的倒塌地震易損性函數(shù)。以66個(gè)樣本為統(tǒng)計(jì)分析對象,分析結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)對倒塌地震易損性模型參數(shù)的影響規(guī)律,評價(jià)典型結(jié)構(gòu)的抗倒塌性能,建立各典型結(jié)構(gòu)倒塌易損性模型?;赑GA強(qiáng)度指標(biāo),確定某一設(shè)防烈度下某一層數(shù)范圍內(nèi)RC結(jié)構(gòu)的代表性倒塌地震易損性曲線參數(shù)取值,建立適用于群體震害預(yù)測的RC框架結(jié)構(gòu)倒塌地震易損性模型。⑶對比方法1倒塌極限狀態(tài)的地震易損性函數(shù)與方法2倒塌地震易損性函數(shù),表明方法1倒塌地震易損性函數(shù)低估了結(jié)構(gòu)倒塌概率?;谌怕识ɡ恚瑢谖灰频姆堑顾鸂顟B(tài)地震易損性函數(shù)予以倒塌修正,建立各典型RC框架結(jié)構(gòu)地震易損性模型。
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簡介:隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和建筑工程技術(shù)的日趨成熟,人們對建筑結(jié)構(gòu)的功能需求越來越多面化。在這種趨勢下,平面尺寸超長的建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)運(yùn)而生且日益增多??紤]到建筑功能需求、立面效果、防水及防腐等問題,在這類建筑設(shè)計(jì)中,由原來的一定間距設(shè)置結(jié)構(gòu)永久變形縫變?yōu)椴辉O(shè)或者少設(shè)永久縫,形成超長結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)超長會(huì)使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的混凝土收縮變形及溫度效應(yīng),兩者對結(jié)構(gòu)作用可能會(huì)造成混凝土開裂,甚至可能會(huì)影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。因此,需要對超長結(jié)構(gòu)的收縮及溫度應(yīng)力進(jìn)行研究分析,采取合理有效的控制措施。本文主要對建設(shè)于貴州興義的某博覽中心框架結(jié)構(gòu)超長設(shè)計(jì)進(jìn)行研究。根據(jù)實(shí)際工程建立分析模型,運(yùn)用SATWE對結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理布置和構(gòu)件截面設(shè)計(jì)。通過疊加結(jié)構(gòu)的收縮變形當(dāng)量與季節(jié)溫差當(dāng)量,得出結(jié)構(gòu)從施工到使用期間最不利溫度工況。運(yùn)用PMSAP軟件對結(jié)構(gòu)在該降溫(升溫)工況下的內(nèi)力及變形進(jìn)行分析,得出結(jié)構(gòu)在溫度作用下的受力特點(diǎn)及溫度應(yīng)力分布規(guī)律,找出結(jié)構(gòu)在溫度作用下的薄弱部分,并提出合理有效的設(shè)計(jì)方法及構(gòu)造措施采用合理設(shè)置后澆帶釋放結(jié)構(gòu)前期變形,采用加配鋼筋提高鋼筋混凝土抗裂能力等。鑒于我國未有完整、系統(tǒng)的超長混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論體系,本文對某博覽中心框架結(jié)構(gòu)超長設(shè)計(jì)的研究,可供相關(guān)超長結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)借鑒參考。
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簡介:鋼結(jié)構(gòu)作為一種重要的結(jié)構(gòu)形式,憑借其自重輕、塑性好、制造簡便、施工周期短等優(yōu)點(diǎn),得到廣泛應(yīng)用。與此同時(shí),由于鋼材熱傳導(dǎo)系數(shù)較大、比熱容較小、熱膨脹系數(shù)大等特點(diǎn),自身抗火性能較差,鋼結(jié)構(gòu)建筑室內(nèi)火災(zāi)導(dǎo)致人員財(cái)產(chǎn)造成巨大損失的案例也屢見不鮮。梁柱節(jié)點(diǎn)作為鋼結(jié)構(gòu)建筑重要組成部分,對于其火災(zāi)高溫下抗火性能的分析以及防火保護(hù)的研究就顯得尤為重要?;谏鲜鲈颍疚闹攸c(diǎn)針對鋼框架梁柱栓焊混合節(jié)點(diǎn)進(jìn)行防火性能研究,主要包括以下幾點(diǎn)內(nèi)容1對標(biāo)準(zhǔn)火災(zāi)升溫曲線及鋼材高溫下的力學(xué)特性進(jìn)行分析研究。2通過有限元分析軟件ANSYS,結(jié)合相關(guān)鋼結(jié)構(gòu)梁柱栓焊節(jié)點(diǎn)抗火性能的試驗(yàn)建立有限元模型,將有限元分析結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比,確定梁柱節(jié)點(diǎn)模型的準(zhǔn)確性。3建立帶加勁肋和無加勁肋節(jié)點(diǎn)模型,分析加勁肋的存在對于梁柱栓焊節(jié)點(diǎn)的抗火性能的影響。4在同一模型不同荷載工況下,分析節(jié)點(diǎn)抗火性能的變化。根據(jù)以上工作內(nèi)容,主要取得以下幾點(diǎn)成果1得到標(biāo)準(zhǔn)火災(zāi)升溫曲線下帶加勁肋和無加勁肋梁柱栓焊節(jié)點(diǎn)的溫度時(shí)間曲線以及溫度場分布和應(yīng)力分布。2在特定荷載工況下,得到節(jié)點(diǎn)關(guān)鍵區(qū)域升溫曲線,在整個(gè)升溫過程中,梁柱節(jié)點(diǎn)不同區(qū)域升溫速度有所不同,柱腹板和翼緣的溫度始終高于梁腹板和翼緣。超過600S后,柱腹板溫度即可達(dá)到500℃。在溫度達(dá)到400℃時(shí),梁柱節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)角開始迅速增大,其數(shù)值在溫度升至500℃時(shí)達(dá)到001,并且呈直線上升的趨勢,說明此時(shí)節(jié)點(diǎn)已基本喪失承載能力,梁柱節(jié)點(diǎn)已趨近破壞。柱腹板和翼緣作為梁柱節(jié)點(diǎn)溫度和應(yīng)力最大的部位,需要在設(shè)計(jì)和施工中采取一定措施進(jìn)行加強(qiáng)。3加勁肋的存在可以在一定程度上改善梁柱節(jié)點(diǎn)的溫度場分布以及應(yīng)力分布,因此對梁柱節(jié)點(diǎn)抗火性能的提高起到了一定的作用。4得到梁柱栓焊節(jié)點(diǎn)不同工況下溫度轉(zhuǎn)角曲線以及彎矩轉(zhuǎn)角擬合曲線,荷載的增加會(huì)使梁柱節(jié)點(diǎn)的防火能力顯著下降。
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簡介:高層建筑是經(jīng)濟(jì)繁榮與科技進(jìn)步以及新材料、新工藝不斷發(fā)展下的產(chǎn)物。近年來高層建筑數(shù)量迅速增多高度大幅提升結(jié)構(gòu)形式也發(fā)生了很大變化。目前,隨著各種建筑鋼材的不斷推廣和普及,人們利用鋼材具有材質(zhì)均勻,強(qiáng)度高,延性好,易于批量生產(chǎn)的優(yōu)良性質(zhì),建成了許多不規(guī)則高層鋼結(jié)構(gòu)建筑。而我國是地震災(zāi)害多發(fā)的國家,因此,對不規(guī)則高層鋼結(jié)構(gòu)的抗震研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文主要論述了鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展近況、優(yōu)點(diǎn)以及各國的高層鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展現(xiàn)狀,并且介紹了鋼結(jié)構(gòu)的震害以及鋼框架支撐體系,包括支撐的類型和分類。對于抗震研究理論及方法,本文做了相關(guān)介紹,主要介紹幾種常用的抗震分析理論。接下來,對結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元分析,有限元分析利用的是大型有限元分析軟件SAP2000,通過對幾種采用不同支撐的鋼框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行一系列的分析,研究分析結(jié)果。利用抗震減震技術(shù),在結(jié)構(gòu)上設(shè)置相應(yīng)的減震措施,對結(jié)構(gòu)進(jìn)行消能減震分析。本文中的結(jié)構(gòu)屬于平面不規(guī)則鋼框架支撐結(jié)構(gòu),總共建立了四種結(jié)構(gòu)模型,分別采用了兩種支撐體系,一種是中心支撐體系,另一種是偏心支撐體系。通過對采用不同支撐的各個(gè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了模態(tài)分析獲得結(jié)構(gòu)的周期、頻率、質(zhì)量參與系數(shù),判定分析結(jié)構(gòu)的平扭和周期特性。通過反應(yīng)譜分析得到了四種結(jié)構(gòu)的樓層位移、層間位移和層間位移角,并分析了不同支撐類型及布置位置對四種結(jié)構(gòu)抗震性能的影響。通過線性時(shí)程分析得到四種結(jié)構(gòu)在ELCENTRO波、TAR_TARZANA波與人工波作用下的抗震性能。數(shù)據(jù)對比分析表明,對于該鋼框架結(jié)構(gòu)將支撐布置在中跨位置具有較好的抗震性能。此外,將第一種結(jié)構(gòu)進(jìn)行非線性時(shí)程分析,獲得該結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)數(shù)據(jù),分析其在該分析工況下的變形特點(diǎn)。為了研究耗能減震的效果,在第一種結(jié)構(gòu)上設(shè)置粘滯阻尼器,在非線性動(dòng)力時(shí)程分析下,研究結(jié)構(gòu)的耗能減震性能,并與不設(shè)置耗能減震裝置的結(jié)構(gòu)進(jìn)行對比,研究減震效果。本文是由安徽省高等學(xué)校自然科學(xué)研究重大項(xiàng)目非規(guī)則結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)特性與抗震減震研究(編號KJ2014ZD07)資助。
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簡介:按地貌類型劃分我國有三分之一的國土屬于山地,掉層框架結(jié)構(gòu)是山地建筑中應(yīng)用的最為廣泛最具有代表性的建筑結(jié)構(gòu)形式。掉層框架的不等高接地形式,決定了其受力性能與普通平地框架結(jié)構(gòu)存在顯著差異,目前國內(nèi)外均無針對山地框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的成熟規(guī)范,山地框架結(jié)構(gòu)的抗震性能研究顯然已經(jīng)滯后于實(shí)際工程的需要。尤其自汶川地震以來,諸多結(jié)構(gòu)在強(qiáng)震下的破壞失效模式與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)的預(yù)期有所較大的差別,同時(shí)由于大量頻發(fā)地震帶均屬于山地地貌,有必要研究清楚山地掉層框架結(jié)構(gòu)在強(qiáng)震下的破壞失效模式,同時(shí)因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)多維理論研究進(jìn)展緩慢及軟件開發(fā)等歷史原因,以往對于山地框架結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)分析長期以桿系簡化模型為主,因此研究山地框架結(jié)構(gòu)基于精細(xì)化實(shí)體模型的地震響應(yīng)很有必要。首先以一個(gè)8度02G區(qū)的掉層框架結(jié)構(gòu)作為研究對象,采用通用有限元分析軟件ABAQUS,從結(jié)構(gòu)混凝土塑性損傷系數(shù)、各個(gè)地震響應(yīng)指標(biāo)的時(shí)程曲線等方面,討論與評價(jià)了基于精細(xì)化實(shí)體模型的空間掉層框架結(jié)構(gòu)在強(qiáng)震下的破壞失效模式,并分析了有無樓板、樓板厚度、樓板梁端開縫形式等諸多因素對掉層框架結(jié)構(gòu)的破壞失效模式的影響。進(jìn)一步以另一個(gè)8度02G區(qū)的空間掉層框架結(jié)構(gòu)作為研究對象,采用結(jié)構(gòu)非線性分析與性能評估軟件PERFM3D,從整體和局部兩個(gè)層次上,討論與評價(jià)了空間掉層框架結(jié)構(gòu)在2組近斷層地震動(dòng)和2組遠(yuǎn)場地震動(dòng)輸入下的抗震性能,分析了在各條地震波作用下,改變掉層框架結(jié)構(gòu)的柱截面尺寸、梁端配筋率、柱端配筋率、結(jié)構(gòu)掉跨情形等因素對掉層框架結(jié)構(gòu)的破壞失效模式的影響,并研究了近場脈沖對山地框架結(jié)構(gòu)的影響。通過本文的研究,得到如下主要結(jié)論①ABAQUS建立的精細(xì)化實(shí)體掉層框架模型在強(qiáng)震下顯示出梁柱混合出鉸的破壞失效模式,而SAP2000建立的桿系簡化模型則顯示為以梁鉸為主的破壞失效模式,說明ABAQUS建立的精細(xì)化實(shí)體模型確實(shí)能夠更加真實(shí)有效的反應(yīng)出掉層框架結(jié)構(gòu)在大震作用下的破壞失效模式;無樓板掉層框架結(jié)構(gòu)中梁的破壞早于柱,且梁破壞更嚴(yán)重一些,偏向于“強(qiáng)柱弱梁”的失效模式,而有樓板的掉層框架結(jié)構(gòu),其破壞失效模式偏向于混合出鉸模式;基于彈性樓板的假定下,ABAQUS計(jì)算結(jié)果不能真實(shí)反映結(jié)構(gòu)在地震作用下的屈服順序和塑性耗能分布,給出的結(jié)構(gòu)地震失效描述沒有彈塑性的科學(xué)合理;三種板厚變化(80MM100MM120MM)均為梁柱混合出鉸模式,但板厚的增加更有利于延緩梁的破壞且加速加重柱的破壞;在掉層框架結(jié)構(gòu)梁端現(xiàn)澆板設(shè)縫合適的時(shí)候,能夠降低板對于梁抗彎承載能力的加強(qiáng)作用,結(jié)果表明柱子的損傷破壞情況得到了一定的延緩,有利于結(jié)構(gòu)出現(xiàn)“強(qiáng)柱弱梁”的破壞失效模式。②梁端負(fù)筋的增多會(huì)導(dǎo)致柱子破壞的加速加劇,容易形成梁柱混合出鉸的破壞失效模式;柱端配筋的增多能有效的強(qiáng)化柱子,使得結(jié)構(gòu)更容易出現(xiàn)“強(qiáng)柱弱梁”破壞失效模式表明減小柱截面尺寸會(huì)嚴(yán)重不利于“強(qiáng)柱弱梁”,但過于加大柱截面尺寸也同樣不利于柱的保護(hù);從梁柱出鉸的情況看來,減少掉跨數(shù)目,掉層框架結(jié)構(gòu)柱端出鉸率會(huì)增加,更容易出現(xiàn)梁柱混合出鉸的破壞模式,適當(dāng)增加掉跨數(shù)目,可以減少柱端出鉸率,使結(jié)構(gòu)更偏向于強(qiáng)柱弱梁的破壞模式。③含速度脈沖的近斷層地震動(dòng)的低頻分量豐富,對中長周期(大于09S)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生更不利的影響;而遠(yuǎn)場地震動(dòng)對短周期(小于09S)結(jié)構(gòu)有較強(qiáng)的破壞作用。含速度脈沖的近斷層地震動(dòng)對掉層結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)(即結(jié)構(gòu)的整體反應(yīng)指標(biāo)和局部反應(yīng)指標(biāo))均有不同程度的放大作用。
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簡介:傳統(tǒng)的抗震加固均是以增大結(jié)構(gòu)的“抗”性來解決抵抗地震的作用。然而,研究和實(shí)踐表明,抗震加固結(jié)構(gòu)實(shí)質(zhì)是將其自身作為耗能構(gòu)件,但在地震作用下仍會(huì)發(fā)生嚴(yán)重破壞,且抗震加固費(fèi)用又相對較大。隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展,建筑隔震體系具有更好的抵抗地震的作用。因此,本文將隔震技術(shù)用于既有建筑,研究既有框架結(jié)構(gòu)的隔震處理方法及結(jié)構(gòu)的隔震性能。本文在查閱大量的研究資料及調(diào)研的基礎(chǔ)上,通過分析現(xiàn)有隔震裝置的構(gòu)造和受力性能,提出了對既有框架結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)隔震的處理方法。通過運(yùn)用數(shù)值模擬方法,對既有框架結(jié)構(gòu)分別采用傳統(tǒng)的抗震加固與基礎(chǔ)隔震處理后結(jié)構(gòu)性能進(jìn)行計(jì)算分析,得出了三點(diǎn)研究結(jié)論既有建筑的隔震處理結(jié)構(gòu)相較于抗震加固結(jié)構(gòu)具有很好的抵抗地震作用的能力。將既有框架隔震處理結(jié)構(gòu)及抗震加固結(jié)構(gòu)的數(shù)值分析結(jié)果對比可知,自振周期延長了3倍,層間絕對加速度降低8倍,層間剪力降低8倍,層間位移降低6倍,充分說明隔震處理結(jié)構(gòu)比抗震加固結(jié)構(gòu)具有更強(qiáng)的抵抗地震作用的能力;既有框架隔震處理結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢。對既有框架結(jié)構(gòu)增設(shè)隔震支座施工時(shí),不僅對上部建筑物的正常使用不會(huì)造成影響,而且在強(qiáng)震過后還無需對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行震后修復(fù),只需將破壞的隔震支座替換掉,這樣大大降低了施工成本,進(jìn)而使得隔震處理方法能夠得到廣泛應(yīng)用;水平剛度是鉛芯疊層鋼板橡膠隔震支座的重要參數(shù)。支座的水平剛度過小,上部建筑結(jié)構(gòu)會(huì)在地震作用下發(fā)生傾覆失穩(wěn)破壞,支座水平剛度過大,隔震效果不明顯,因此,支座水平剛度應(yīng)控制在合理的范圍之內(nèi)。
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簡介:在裝配式框架結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)中,純裝配式框架結(jié)構(gòu)具有良好的延性和耗能能力,但結(jié)構(gòu)較柔,抗側(cè)剛度較?。黄胀ㄖ窝b配式框架在彈性階段剛度大,但延性和耗能能力小,在地震和風(fēng)荷載作用下,支撐受壓容易失穩(wěn)屈曲使結(jié)構(gòu)喪失承載力而破壞。防屈曲支撐(BRB)克服了傳統(tǒng)支撐的缺點(diǎn),在軸向壓力和拉力作用下可以屈服但不發(fā)生屈曲,且具有良好的滯回性能。通過研究與分析表明,在裝配式框架結(jié)構(gòu)中使用屈曲約束支撐,不僅可增強(qiáng)框架的剛度,而且能很好的改善框架的延性,支撐在罕遇地震下率先屈服,保護(hù)主體結(jié)構(gòu)不被破壞,提高整體結(jié)構(gòu)的抗震性能。為了從理論上分析防屈曲支撐裝配式框架抗震性能的優(yōu)勢,本文首先研究了屈曲約束支撐的工作性能和設(shè)計(jì)方法,確定了防屈曲支撐等效剛度的計(jì)算方法,并與普通鋼支撐進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)性對比。運(yùn)用PKPM軟件計(jì)算確定各樓層所需防屈曲支撐截面的大小,得到了一種防屈曲支撐在裝配式框架中的截面計(jì)算方法。利用ANSYS軟件建立了結(jié)構(gòu)的有限元模型,對比了防屈曲支撐裝配式框架與普通鋼支撐裝配式框架的模態(tài)分析結(jié)果。其次采用ANSYS軟件對純裝配式框架、防屈曲支撐裝配式框架和普通鋼支撐裝配式框架進(jìn)行時(shí)程分析。對比分析了前述三種結(jié)構(gòu)形式在多遇地震、設(shè)防地震和罕遇地震下結(jié)構(gòu)的的基底剪力、頂層位移、層間位移角和底層支撐軸力等地震反應(yīng)。分析結(jié)果表明防屈曲支撐能為裝配式結(jié)構(gòu)提供有效的抗側(cè)剛度,三種結(jié)構(gòu)在多遇地震時(shí)基本完好;設(shè)防地震下,防屈曲支撐結(jié)構(gòu)開始發(fā)揮其耗能作用,降低了結(jié)構(gòu)的基底剪力;罕遇地震下,防屈曲支撐全面發(fā)揮其耗能作用,防屈曲支撐結(jié)構(gòu)的抗震性能指標(biāo)均優(yōu)于普通鋼支撐結(jié)構(gòu),層間位移角降低的幅度平均值為254%,頂點(diǎn)位移、基底剪力方面前者均全面優(yōu)于后者。最后通過設(shè)計(jì)不同的支撐布置方案,對不同支撐布置方案的結(jié)構(gòu)進(jìn)行大震下的彈塑性計(jì)算,分析支撐不同布置情況下對結(jié)構(gòu)抗震性能的影響,發(fā)現(xiàn)合理的支撐布置形式能有效提高結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度和控制結(jié)構(gòu)的側(cè)向位移,并建議將等面積的芯材進(jìn)行合理的分散布置。
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簡介:輕質(zhì)蒸壓砂加氣混凝土板材具備多項(xiàng)優(yōu)良的材料與工藝性能,制備與施工應(yīng)用工業(yè)化程度高,近年來發(fā)展速度快,應(yīng)用范圍廣,一般常見于建筑的內(nèi)外墻體。目前,與之相關(guān)的應(yīng)用技術(shù)規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖集等日趨完善,多地區(qū)亦已建立完備的輕質(zhì)蒸壓砂加氣混凝土板材生產(chǎn)線。為分析研究輕質(zhì)蒸壓砂加氣混凝土墻板及其連接節(jié)點(diǎn)的受力性能,基于有限元分析原理,選取豎向布置輕質(zhì)蒸壓砂加氣混凝土板墻體的某鋼框架結(jié)構(gòu)作為計(jì)算模型,運(yùn)用結(jié)構(gòu)分析軟件ANSYS150進(jìn)行計(jì)算,分析與探討采用鉤頭螺栓、鋼管錨、內(nèi)置錨3種不同連接節(jié)點(diǎn),結(jié)構(gòu)橫向、縱向偏移各產(chǎn)生5種不同位移角的30種情況下,輕質(zhì)蒸壓砂加氣混凝土墻板的受力性能以及連接節(jié)點(diǎn)的受力性能。分析表明,結(jié)構(gòu)整體橫向或縱向偏移產(chǎn)生不同位移角,模擬鉤頭螺栓、鋼管錨和內(nèi)置錨3種不同連接節(jié)點(diǎn),計(jì)算所得的各樓層墻板應(yīng)力分布相似。結(jié)構(gòu)橫向、縱向偏移時(shí),同一樓層內(nèi)的橫向墻板承受應(yīng)力大于縱向墻板,外側(cè)橫向墻板承受應(yīng)力大于內(nèi)隔橫向墻板,應(yīng)力最值出現(xiàn)于結(jié)構(gòu)外側(cè)橫向墻板底部,墻板的應(yīng)力隨著高度的增加逐步較小并趨于均勻分布。結(jié)構(gòu)偏移剛度、框架與墻板的連接節(jié)點(diǎn)類型對墻板應(yīng)力最值有明顯的影響節(jié)點(diǎn)的承載力設(shè)計(jì)值越高,結(jié)構(gòu)偏移剛度越大,墻板中的應(yīng)力最值越大。結(jié)構(gòu)橫向偏移剛度較小,在位移角不斷增大的情況下,鉤頭螺栓、鋼管錨和內(nèi)置錨3種連接節(jié)點(diǎn)均保證了良好的承載性能,安全可靠。
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簡介:在房屋建筑結(jié)構(gòu)中,框架結(jié)構(gòu)是一種被廣泛應(yīng)用的結(jié)構(gòu)體系。該結(jié)構(gòu)形式具有良好的經(jīng)濟(jì)性、適應(yīng)性以及延性且建筑平面布局靈活多變,主要被用于商業(yè)樓、學(xué)校教學(xué)樓、住宅樓等建筑結(jié)構(gòu)中。通過以往的震害以及試驗(yàn)結(jié)果,可以發(fā)現(xiàn)填充墻在框架結(jié)構(gòu)中不僅起到了圍護(hù)、隔斷、保溫和隔熱的作用而且大大增強(qiáng)了框架結(jié)構(gòu)的剛度。目前,在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中工程師們只采取對結(jié)構(gòu)進(jìn)行周期折減的方法,沒有考慮填充墻的材料、布置方式以及開洞率等對框架結(jié)構(gòu)剛度的影響。在設(shè)計(jì)中也忽略了填充墻所產(chǎn)生的一些有利和不利的因素。因此在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),不能忽略填充墻對框架結(jié)構(gòu)的影響,要充分考慮填充墻對結(jié)構(gòu)的剛化作用。這不僅對結(jié)構(gòu)的安全有利,還能節(jié)約材料。雖然目前有很多學(xué)者都對填充墻做了許多研究工作,要弄清填充墻對框架結(jié)構(gòu)的作用機(jī)理,還有許多問題需要解決。近年來,實(shí)心粘土磚作為填充墻的地位,已經(jīng)被蒸壓粉煤灰砌塊、輕集料混凝土小型空心砌塊以及混凝土小型空心砌塊等一些新型砌體為主的填充墻材料所取代。填充墻采用新型砌體材料具有明顯的工程經(jīng)濟(jì)和抗震優(yōu)勢。由于研究不同材料填充墻的本構(gòu)模型以及有關(guān)性能參數(shù)存在一定問題,當(dāng)前的抗震設(shè)計(jì)規(guī)范不能就不同材料以及不同布置方式的填充墻給出準(zhǔn)確的周期折減系數(shù)。這就導(dǎo)致結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)缺乏一定的依據(jù),應(yīng)該加大新型砌體材料對框架結(jié)構(gòu)影響的研究工作。鑒于上述,本文主要對填充墻進(jìn)行了以下幾個(gè)方面的研究。(1)收集前人的相關(guān)文獻(xiàn),對前人在填充墻方面的研究成果進(jìn)行分析總結(jié)。熟悉學(xué)者們主要采用哪些方法,來研究填充墻對框架結(jié)構(gòu)作用以及存在哪些問題;(2)根據(jù)框架側(cè)移剛度的計(jì)算方法,來了解填充墻對框架結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度的影響和哪些因素有關(guān)。從而研究填充墻對框架結(jié)構(gòu)側(cè)移剛度的影響規(guī)律;(3)運(yùn)用PKPMSUASUGE動(dòng)力彈塑性分析軟件,來研究不同材料的填充墻和不同布置方式的填充墻對框架結(jié)構(gòu)的影響。通過分析樓層的層間位移和層間位移角的變化情況,來研究不同材料和不同布置方式的填充墻對框架結(jié)構(gòu)抗震效果的影響,以及不同布置方式的填充墻對結(jié)構(gòu)薄弱層的影響。(4)運(yùn)用PKPMSUASUGE動(dòng)力彈塑性分析軟件來探討框架結(jié)構(gòu)因不同材料、不同布置方式的填充墻導(dǎo)致的周期折減系數(shù)取值不同的問題,并通過對模擬數(shù)據(jù)的對比得出有意義的結(jié)論。
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上傳時(shí)間:2024-03-08
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