混合联肢剪力墙结构性能化设计方法及抗震性能研究

发布时间：2020-05-11 13:24

【摘要】：钢筋混凝土联肢剪力墙结构普遍存在于我国多高层建筑中,而钢筋混凝土连梁往往不能满足巨大的延性和剪力需求,研究人员和工程人员开始采用延性和抗剪能力都较好的钢连梁来代替钢筋混凝土连梁,从而形成混合联肢剪力墙结构。合理设计的混合联肢剪力墙结构能够充分利用钢材和混凝土各自的优势,然而,由于钢连梁和钢筋混凝土墙肢较大的延性需求差异以及延性能力的不同导致其设计方法和抗震性能的复杂化。目前,我国对混合联肢剪力墙结构体系的研究刚刚起步,远远落后于工程实践。因此,对其进行设计方法以及抗震性能的研究将具有重要意义。本文从混合联肢剪力墙结构力学性能出发,从四类耦连比中选择出塑性耦连比作为本文主要的设计和研究参数。推导出混合联肢剪力墙结构基于能量平衡的塑性设计方法,给出了完整的设计流程。基于此设计方法,设计了12个算例,对12个算例进行静力弹塑性分析和非线性动力时程分析。基于分析结果,验证了设计方法的合理性,对设计中涉及到的几个关键参数的取值问题进行了研究,然后对不同层数、不同塑性耦连比的混合联肢剪力墙结构的地震响应进行了全面分析,研究了塑性耦连比对不同层数混合联肢剪力墙结构地震响应的影响,综合考虑结构的承载能力和变形能力,给出了不同层数混合联肢剪力墙结构设计塑性耦连比的合理取值。本文的主要研究成果及结论如下:(1)耦连比是影响联肢剪力墙结构抗震性能的重要参数,本文通过对混合联肢剪力墙结构力学特性的分析,比较钢连梁与钢筋混凝土连梁的不同,总结目前研究中所存在的四类耦连比,认为将塑性耦连比作为主要设计和研究参数较为合适。(2)在Leelataviwat和Goel提出的基于性能的塑性设计方法基础上,推导出了混合联肢剪力墙结构的基于能量平衡的塑性设计方法,并给出了完整的设计流程。(3)基于静力弹塑性分析和动力弹塑性分析,就设计过程中的几个关键问题给出了建议:设计过程中侧向力分布模式中的无量纲参数α建议取值为0.6;提出了考虑塑性耦连比的墙肢倾覆力矩分配比例;建议墙肢底部截面的抗弯设计中超强系数取值为1.1。(4)综合考虑结构体系的屈服机制、层间位移角、损伤程度,本文建议对10~15层的混合联肢剪力墙结构采用30%~40%的设计塑性耦连比,对20层左右的混合联肢剪力墙结构采用50%~60%的设计塑性耦连比。(5)由于混合联肢剪力墙结构的内力重分布以及构件的屈服强化,即使采用本文的塑性设计方法,结构仍然具备一定的超强。(6)对于不同层数的混合联肢剪力墙结构,增大设计塑性耦连比,能够明显减小结构的变形,且结构的屈服位移角、极限位移角、延性系数均有减小。(7)对于混合联肢剪力墙结构,非线性动力时程分析的最大基底剪力远远大于设计基底剪力,而设计倾覆力矩与非线性动力时程分析结构较为吻合,说明结构的基底剪力受高阶模态的影响较大,而倾覆力矩受高阶模态影响较小。同时说明采用本文的设计方法能够得到合理的倾覆力矩。
【图文】：

联肢剪力墙,现场施工

要集中在墙肢底部区域，因此，整个结构的刚度、强决于该区域。联肢剪力墙结构通过连梁将两片或多片其耦合作用，减少了墙肢所需要承担的地震倾覆力矩全高范围内，它不仅满足了建筑在墙肢上开洞的需求墙结构能够形成“双重抗震防线”机制。墙结构理想的屈服机制是在超过中震的地震作用下，输入能量，墙肢底部区域后屈服。连梁作为第一道抗要具有更大的抗剪能力、延性能力和稳定的滞回性能梁往往不能满足这种巨大的剪力需求和延性需求，研梁采取一些特殊的配筋方式，这虽然一定程度上增加力，但由于混凝土材料脆性破坏的特征，采取特殊配满足要求，而且还增加了施工的复杂性，导致施工周，研究人员和工程人员开始考虑采用抗剪能力和延性钢筋混凝土连梁，，从而形成了混合联肢剪力墙结构，图现场施工图[1]。

示意图,能量平衡,示意图,能量平衡方程

图 2.2 能量平衡示意图Fig. 2.2 Illustration of energy concept时的能量平衡方程为：e P IE E E(2.7)中的计算过程如下：y y y u y e e1 1( )2 2V V V 上式可得：22 1R (2.9)中：uy e ey yVRV
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU398.2;TU352.11

【参考文献】