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高层钢—混凝土组合结构抗震性能研究

发布时间:2018-03-25 17:25

  本文选题:钢-混凝土组合结构 切入点:高层 出处:《西安工业大学》2016年硕士论文


【摘要】:地震是自然界中危害最严重的灾害之一,也是大部分工程结构的关键控制荷载之一。我国的地震发生频率较高,约有一半城市位于基本烈度7度和7度以上地区。建筑物是人类日常生活的空间,在地震过程中,建筑物一旦发生倒塌,必将给人类造成严重灾害。随着建筑高度的不断增加和使用功能的日趋复杂,单一的结构形式已不能满足建筑设计要求。由钢-混凝土组合梁或组合柱作为主要受力构件的组合结构体系成为目前在高层建筑领域内应用较多的一种结构形式。但目前对于这种结构的抗震性能研究严重滞后于工程实践。因此,对于该结构的抗震性能的研究,是一项重要的课题内容。在影响结构抗震的诸多因素中,本文从剪力墙筒体厚度以及框架梁与剪力墙连接刚度这两个因素出发,根据实际工程,利用通用有限元软件SAP2000建立了一个15层的钢-混凝土组合结构模型,通过依次改变剪力墙筒体厚度以及框架梁与剪力墙连接刚度分别设立对比模型,按照规范,对这些模型进行7度罕遇地震作用下的线性及非线性地震反应分析,通过自振周期、层位移、层间位移角、楼层剪力以及结构基底剪力-顶点位移、性能点和塑性铰发展情况的比较,获得不同剪力墙厚度以及不同连接刚度下,结构地震响应的区别,从而探讨剪力墙厚度以及框架梁与剪力墙连接刚度改变对结构抗震性能的影响。基本得出以下结论:(1)不同的剪力墙筒体厚度以及框架梁与剪力墙连接刚度对结构在地震作用下的变形、剪力等都有影响。当剪力墙厚度以及框架梁与剪力墙连接刚度分别发生变化时,各楼层的层位移、层间位移角以及楼层剪力沿楼层高度的分布规律基本相同。(2)钢-混凝土组合结构的变形曲线为上剪下弯型。因为在钢-混凝土组合结构的下部,主要依靠剪力墙筒体来抵抗荷载,这就会使得结构的变形曲线呈现为弯曲型,在组合结构的上部,则主要依靠钢框架来抵抗荷载,层间变形在一定程度上会有所减小,从而导致剪力墙筒体向外弯曲的程度也会变小,则会使得结构的变形曲线呈现为剪切型。(3)剪力墙筒体厚度以及框架梁与剪力墙筒体连接刚度越大,结构的自振周期越小,刚度越大,从而结构的位移反应越小,楼层剪力越大,抗震性能越好,反之亦然。剪力墙筒体厚度以及框架梁与剪力墙连接刚度的改变主要影响的是结构顶层的位移反应以及结构底部的楼层剪力,对结构底部的位移以及结构顶层的楼层剪力影响不大。(4)相同的顶点位移下,剪力墙筒体厚度以及框架梁和剪力墙的连接刚度分别与结构的基底剪力成正比,结构的剪力墙厚度越大,框架梁与剪力墙的连接刚度越大,则基底剪力越大,结构的极限承载力越大。(5)在Pushover分析中,能力谱曲线与需求谱曲线相交,存在性能点,且性能点参数合理。大多数定义的铰处于弹性工作状态,而处于塑性状态的铰也位于CP状态之下,即没有达到倒塌的状态,表明结构有良好的变形性能。且塑性铰大多出现在梁上,符合“强柱弱梁”的结构设计要求。通过文中所进行的抗震分析以期能够为实际工程经验提供参考。
[Abstract]:The earthquake is one of the most serious disasters in nature, and it is also one of the most critical load control of engineering structures. China earthquake frequency is high, about half the city is located in the intensity of 7 degrees and 7 degrees above the area. The building is the human daily life space, in the earthquake process, once the building collapsed, will caused serious disasters to human beings. With the increase of the height of building and the use function of the structure is becoming more and more complex, a single form cannot meet the requirements of architectural design. The steel - concrete composite beam or column composite structure system as the main force component becomes a structure widely used in high-rise buildings in the field but at present. The present study on the seismic performance of this structure lags behind the engineering practice. Therefore, the research on the seismic behavior of the structure, is an important topic. In many factors that affect the structure of the earthquake, this paper from the cylinder wall thickness and wall beam connection stiffness of these two factors, according to the actual engineering, a combination of a structure model of 15 layers of steel concrete using SAP2000 finite element software, by successively changing the cylinder wall thickness and wall beam connection stiffness were set up according to the specification, model for comparison, analysis of linear and nonlinear seismic response of rare earthquake of 7 degrees on the model, the natural vibration period, displacement, interstory drift, floor shear structure and base shear top displacement, and plastic performance comparison the hinge of the development of the situation, different shear wall thickness and different connection stiffness under different seismic response of structures, so as to explore the thickness of shear wall and frame beam and shear wall connection stiffness change on structural seismic The influence of the performance. The basic draw the following conclusions: (1) different tube shear wall thickness and wall beam connection stiffness on the deformation of the structure under the earthquake effect, effect of shear. When the thickness of shear wall and frame beam and shear wall connection stiffness changes, each floor the displacement, inter layer displacement angle and shear force distribution along the height of the floors are basically the same. (2) the deformation curve of steel - concrete composite structure is cut curved. Because in the lower part of the steel - concrete composite structure, rely mainly on the cylinder wall to resist the load, which makes the deformation curve of the structure show bending type in the upper part of the composite structure, mainly rely on steel frame to resist the loads, interlaminar deformation will decrease to a certain extent, resulting in the cylinder wall outward bending degree will become smaller, it will make the structure The deformation curves are presented for a shear type. (3) the cylinder wall thickness and beam and shear wall tube connection stiffness is bigger, the natural period of the structure is small, the greater stiffness, displacement response and the structure of the small, floor shear is larger, better seismic performance of shear wall, and vice versa. The thickness of the cylinder and the wall beam connection stiffness change is mainly affect the shear displacement response of the structure at the top and bottom of the structure, has little influence on the structure of the bottom floor shear displacement and top-level structure. (4) under the same displacement, the cylinder wall thickness and frame beam and shear connection the wall stiffness and base shear structure is proportional to the thickness of shear wall structure of the connecting beam and shear wall, the stiffness is bigger, the greater is the base shear, the ultimate bearing capacity of the structure is greater. (5) in the Pushover analysis, the capacity spectrum curve. Intersect with the demand spectrum curve, performance, and performance parameters. The most reasonable definition of hinge in elastic state, and in the state of plastic hinge is also located in the CP state, which did not reach the collapsed state, show that the structure has good performance. The deformation and the plastic hinge appears mostly in the beam, with the structural design requirements of strong column and weak beam ". It can provide reference for practical engineering experience through the seismic analysis carried out.

【学位授予单位】:西安工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TU973.12;TU973.31

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本文编号:1664122

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