考虑SSI和填充墙刚度效应的RC框架结构抗震性能研究
发布时间：2020-12-24 04:07
以满足现行设计规范要求的某一10层填充墙竖向布置不规则的钢筋混凝土框架结构为研究对象,运用SAP2000模拟计算不同场地条件下该结构在地震作用下的响应规律.分别对在刚性地基假定上不考虑填充墙的刚度效应、在土-结构相互作用（SSI）基础上不考虑填充墙的刚度效应、在刚性地基假定上考虑填充墙的刚度效应以及同时考虑SSI和填充墙的刚度效应4种不同情况进行动力时程分析,对比研究该结构的抗震性能.对比结果表明:1)在大震作用下,在SSI效应的基础上考虑填充墙的刚度效应会使SSI效应更加显著,对RC框架结构的层间位移角响应存在不利影响,采用刚性地基假定、忽略填充墙的刚度效应对结构是偏于不安全的.2)对结构进行倒塌分析,在SSI效应基础上考虑填充墙的刚度效应使结构的塑性变形向楼层底层集中更加明显,结构倒塌的峰值明显降低,且随着场地土变软,结构的倒塌峰值越低.因此,建议设计人员在该类钢筋混凝土框架结构的设计中增加底层柱的延性确保结构在地震作用下的变形需求.
【文章来源】：湖南大学学报(自然科学版). 2019年03期 北大核心
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
结构立面图与平面布置图（单位：mm）[5]Fig.1Structuralelevationandplan（unit:mm）[5]0003900365050005000500050005000150005000
表2土弹簧刚度公式及深度修正系数表Tab.2Expressionsforspringstiffnessandtheirembedmentfactors墙，墙厚240mm，密度为19kN/m3，首层为不布置填充墙；楼面和可上人屋面活载均为2kN/m2.3900363003600360036003600360036003600360036005000500050001500050005000500050005000150005000图1结构立面图与平面布置图（单位：mm）[5]Fig.1Structuralelevationandplan（unit:mm）[5]表1框架梁、柱截面及配筋表Tab.1Thesectionofframebeamandcolumnandreinforcement构件楼层截面尺寸/（mm×mm）配筋框架柱1700×7001625，10@1002～10600×6001225，10@100框架梁2～4250×7005254255～屋面250×700425325在有限元分析中，选择中间一榀框架进行分析，依据《高层建筑混凝土结构技术规程》中规定考虑现浇楼板对于梁刚度的贡献，采用T形截面梁进行分析，梁两侧的有效翼缘宽度各取6倍楼板厚度；混凝土采用mander的无约束混凝土本构关系模型，强度等级C35弹性模量为31500N/m2，峰值应变为0.002，强度等级C40弹性模量为32500N/m2，峰值应变也为0.002；钢筋采用Park的钢筋本构关系模型，纵筋采用HRB400，弹性模量为200000N/m2，屈服应力为360N/mm2，考虑极限强度540N/mm2，箍筋采用HRB335，弹性模量为200000N/mm2，屈服应力为300N/mm2，考虑极限强度450N/mm2；梁柱均使用集中塑性铰模型，梁采用在距离梁端0.1倍梁长处布置考虑弯矩的M3铰；柱采用在距离柱头和柱脚0.1倍柱长处布置轴力与弯矩相互作用的P-M2-M3耦合铰
00N/mm2，屈服应力为300N/mm2，考虑极限强度450N/mm2；梁柱均使用集中塑性铰模型，梁采用在距离梁端0.1倍梁长处布置考虑弯矩的M3铰；柱采用在距离柱头和柱脚0.1倍柱长处布置轴力与弯矩相互作用的P-M2-M3耦合铰，其具体铰模型参数详见文献[16].1.2SSI效应的实现本文模型采用柱下独立基础，基础尺寸4m×4m，厚度为1m，基础埋深为1.8m，并依据ATC40和FEMA440中的简化方法，采用土弹簧模型来模拟土对结构的作用[5].土弹簧简化模型选用ATC40中的简化模型如图2所示；土弹簧简化模型的部分刚度计算公式，如表2所示；不同场地的土体的具体参数如表3所示.K5000θ*eθ5000Kx*exKz*ez图2土弹簧模型（单位：mm）Fig.2Soilspringmodel（unit:mm）注：G为土体有效剪切模量；ν为土体泊松比；L为基础长度；B为基础宽度；D为基础埋深；d为基础深度；Ix、Iy分别为绕相关轴的截面惯性矩.竖向刚度Kz水平y向刚度Ky水平x向刚度Kx转动刚度Kθx转动刚度Kθy刚度系数GL1-ν0.73+1.54BL!"0.75#$GL2-ν2+2.5BL!"0.85%&GL2-ν2+2.5BL!"0.85%&-GL0.75-ν0.11-BL!"%&G1-νIx0.75LB!"0.252.4+0.5BL%&G1-νIy0.75LB!"0.753BL!"0.15%&深度系数e1+0.095DB1+1.3BL%!"&1+0.2（2L+2B）LB!"d0.67%&1+0.152DB!"0.5%&1+0.52（D-d/2）×16×（L+B）dBL2!"0.4%&1+0.152DL!"0.5%&1+0.52
【参考文献】：
期刊论文
[1]实测高层建筑抗震分析中填充墙刚度的影响[J]. 仇一颗,周祎,周云,易伟建. 湖南大学学报(自然科学版). 2018(03)
[2]考虑土-结构相互作用与重力二阶效应影响的钢筋混凝土框架结构地震反应分析[J]. 王海东,盛旺成. 地震工程与工程振动. 2016(03)
[3]土结相互作用对框架结构倒塌的影响研究[J]. 岳庆霞,叶列平,陆新征. 工程力学. 2014(03)
[4]带节能砌体填充墙的RC框架抗震试验研究[J]. 黄靓,易宏伟,王辉,蒋文龙. 湖南大学学报(自然科学版). 2014(01)
[5]多遇地震下填充墙侧向刚度对RC框架结构抗震性能的影响[J]. 阎红霞,杨庆山. 土木工程学报. 2012(S1)
[6]汶川8.0级地震中各类建筑结构地震易损性统计分析[J]. 孙柏涛,张桂欣. 土木工程学报. 2012(05)
[7]填充墙对框架结构抗震性能影响分析[J]. 黄华,叶艳霞. 土木工程学报. 2010(S1)
[8]填充墙对框架结构抗震性能的影响[J]. 李英民,韩军,田启祥,陈伟贤,赵盛位. 地震工程与工程振动. 2009(03)
[9]大底盘双塔楼高层建筑的随机振动测试及模型修正研究[J]. 易伟建,周云,覃廖辉. 土木工程学报. 2009(02)
[10]对框架填充墙结构抗震设计的思考[J]. 黄靓,施楚贤,吕伟荣. 建筑结构. 2005(08)
本文编号：2934948
【文章来源】：湖南大学学报(自然科学版). 2019年03期 北大核心
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
结构立面图与平面布置图（单位：mm）[5]Fig.1Structuralelevationandplan（unit:mm）[5]0003900365050005000500050005000150005000
表2土弹簧刚度公式及深度修正系数表Tab.2Expressionsforspringstiffnessandtheirembedmentfactors墙，墙厚240mm，密度为19kN/m3，首层为不布置填充墙；楼面和可上人屋面活载均为2kN/m2.3900363003600360036003600360036003600360036005000500050001500050005000500050005000150005000图1结构立面图与平面布置图（单位：mm）[5]Fig.1Structuralelevationandplan（unit:mm）[5]表1框架梁、柱截面及配筋表Tab.1Thesectionofframebeamandcolumnandreinforcement构件楼层截面尺寸/（mm×mm）配筋框架柱1700×7001625，10@1002～10600×6001225，10@100框架梁2～4250×7005254255～屋面250×700425325在有限元分析中，选择中间一榀框架进行分析，依据《高层建筑混凝土结构技术规程》中规定考虑现浇楼板对于梁刚度的贡献，采用T形截面梁进行分析，梁两侧的有效翼缘宽度各取6倍楼板厚度；混凝土采用mander的无约束混凝土本构关系模型，强度等级C35弹性模量为31500N/m2，峰值应变为0.002，强度等级C40弹性模量为32500N/m2，峰值应变也为0.002；钢筋采用Park的钢筋本构关系模型，纵筋采用HRB400，弹性模量为200000N/m2，屈服应力为360N/mm2，考虑极限强度540N/mm2，箍筋采用HRB335，弹性模量为200000N/mm2，屈服应力为300N/mm2，考虑极限强度450N/mm2；梁柱均使用集中塑性铰模型，梁采用在距离梁端0.1倍梁长处布置考虑弯矩的M3铰；柱采用在距离柱头和柱脚0.1倍柱长处布置轴力与弯矩相互作用的P-M2-M3耦合铰
00N/mm2，屈服应力为300N/mm2，考虑极限强度450N/mm2；梁柱均使用集中塑性铰模型，梁采用在距离梁端0.1倍梁长处布置考虑弯矩的M3铰；柱采用在距离柱头和柱脚0.1倍柱长处布置轴力与弯矩相互作用的P-M2-M3耦合铰，其具体铰模型参数详见文献[16].1.2SSI效应的实现本文模型采用柱下独立基础，基础尺寸4m×4m，厚度为1m，基础埋深为1.8m，并依据ATC40和FEMA440中的简化方法，采用土弹簧模型来模拟土对结构的作用[5].土弹簧简化模型选用ATC40中的简化模型如图2所示；土弹簧简化模型的部分刚度计算公式，如表2所示；不同场地的土体的具体参数如表3所示.K5000θ*eθ5000Kx*exKz*ez图2土弹簧模型（单位：mm）Fig.2Soilspringmodel（unit:mm）注：G为土体有效剪切模量；ν为土体泊松比；L为基础长度；B为基础宽度；D为基础埋深；d为基础深度；Ix、Iy分别为绕相关轴的截面惯性矩.竖向刚度Kz水平y向刚度Ky水平x向刚度Kx转动刚度Kθx转动刚度Kθy刚度系数GL1-ν0.73+1.54BL!"0.75#$GL2-ν2+2.5BL!"0.85%&GL2-ν2+2.5BL!"0.85%&-GL0.75-ν0.11-BL!"%&G1-νIx0.75LB!"0.252.4+0.5BL%&G1-νIy0.75LB!"0.753BL!"0.15%&深度系数e1+0.095DB1+1.3BL%!"&1+0.2（2L+2B）LB!"d0.67%&1+0.152DB!"0.5%&1+0.52（D-d/2）×16×（L+B）dBL2!"0.4%&1+0.152DL!"0.5%&1+0.52
【参考文献】：
期刊论文
[1]实测高层建筑抗震分析中填充墙刚度的影响[J]. 仇一颗,周祎,周云,易伟建. 湖南大学学报(自然科学版). 2018(03)
[2]考虑土-结构相互作用与重力二阶效应影响的钢筋混凝土框架结构地震反应分析[J]. 王海东,盛旺成. 地震工程与工程振动. 2016(03)
[3]土结相互作用对框架结构倒塌的影响研究[J]. 岳庆霞,叶列平,陆新征. 工程力学. 2014(03)
[4]带节能砌体填充墙的RC框架抗震试验研究[J]. 黄靓,易宏伟,王辉,蒋文龙. 湖南大学学报(自然科学版). 2014(01)
[5]多遇地震下填充墙侧向刚度对RC框架结构抗震性能的影响[J]. 阎红霞,杨庆山. 土木工程学报. 2012(S1)
[6]汶川8.0级地震中各类建筑结构地震易损性统计分析[J]. 孙柏涛,张桂欣. 土木工程学报. 2012(05)
[7]填充墙对框架结构抗震性能影响分析[J]. 黄华,叶艳霞. 土木工程学报. 2010(S1)
[8]填充墙对框架结构抗震性能的影响[J]. 李英民,韩军,田启祥,陈伟贤,赵盛位. 地震工程与工程振动. 2009(03)
[9]大底盘双塔楼高层建筑的随机振动测试及模型修正研究[J]. 易伟建,周云,覃廖辉. 土木工程学报. 2009(02)
[10]对框架填充墙结构抗震设计的思考[J]. 黄靓,施楚贤,吕伟荣. 建筑结构. 2005(08)
本文编号：2934948
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