新型SRC框架支撑结构抗震性能研究

发布时间：2017-05-26 18:11

  本文关键词：新型SRC框架支撑结构抗震性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着高层建筑结构的不断发展,人们对高层建筑结构的安全性与经济性提出更高的要求。新型SRC框架支撑结构是一种较安全且经济的高层建筑结构,将型钢混凝土构件与钢支撑、混凝土构件组合成一体,各自发挥其优越性。本文采用中心支撑而不是屈曲支撑,给高层或超高层建筑提供一种思路,并在满足安全性的条件下最大限度的降低工程成本。新型SRC框架支撑结构由抗震单元系统和垂直受力单元系统组成。根据两种单元系统在整体结构体系中的作用进行分类,抗震单元系统主要用来抵抗侧向力的作用和自身的重力作用,垂直受力单元系统主要承担负荷面积下的自身荷载和少量的剪力。抗震单元系统与垂直单元系统在刚度上有很大不同,抗震单元系统主要设置在新型SRC框架支撑结构的周边,刚度初步设计时一般假定为垂直单元系统刚度的5倍左右,用来保证抗震单元系统分担的剪力比垂直受力单元系统剪力在3倍以上,文中实例表明这是可以实现的,垂直单元系统的设计根据一般抗震规范中框架梁柱截面尺寸选择。新型SRC框架支撑结构通过设计与对比,研究其与新型SRC框架结构、框架剪力墙在设防地震烈度下的不同地震响应。本文采用的方法是反应谱分析、时程分析以及静力弹塑性分析,利用大型有限元软件SAP2000进行模拟分析,对比分析其优越性与不足,寻找合理的设计方法与加固措施。在弹性阶段,垂直受力单元系统起主要作用,但层剪力较小,可以通过构造配筋满足抗震要求,该阶段抗震单元系统的优越性不能发挥作用,其受力大小与垂直单元系统相差不大。通过3个模型的比较可以得出中心支撑能很大程度上降低周期,使得新型SRC框架支撑结构与框架剪力墙相差很少,同时可以约束结构的顶点位移。新型SRC框架支撑结构的位移要大于框架剪力墙,其结果都在规范允许的范围内(根据框架剪力墙的规定);在多遇地震作用下,结构的剪力结果强轴大于弱轴,抗震单元系统的受力远大于垂直受力单元,可以达到三倍以上,对于单一构件,抗震单元的剪力与垂直单元剪力相同或小一些,说明弹性阶段的抗震单元系统单一构件受力与垂直单元系统相同。在弹塑性阶段,新型SRC框架支撑结构具有很大的能量储备,在多遇地震与设防地震作用下处于弹性阶段,在罕遇地震作用下,结构出现屈服,但其性能点位移远小于规范规定的限值。出铰顺利中梁铰先出现,满足“强柱弱粱”的规定,接着是支撑出现轴向铰,后是抗震单元的型钢柱出现塑性铰,但垂直受力单元系统混凝土柱未出现铰,说明抗震单元能在罕遇地震作用下保护建筑结构免受地震的危害。通过弹塑性分析的结果发现,杆件的长度与杆件的截面都会对铰结果产生影响,按照现行规范设计的新型SRC框架支撑结构具有较好的延性,同时也存在的大量的浪费,在罕遇地震作用时,结构处于轻微损坏状态,在满足性能要求的情况下,可以对结构截面进行修改,也可以考虑增加建筑总高度。本文共分成六章,前三章主要讲本文构思、新型SRC框架支撑结构的布置、新型SRC框架支撑结构的静力分析;第四章为新型SRC框架支撑结构与新型SRC框架结构、框架剪力墙的对比,第五章为新型SRC框架支撑结构弹塑性分析,第六章则是总结与展望。本文可为复杂高层建筑提供一种新的设计思路。
【关键词】：型钢混凝土 中心支撑 抗震单元 垂直单元 pushover
【学位授予单位】：安徽建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU973.31
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-16
• 第一章 绪论16-21
• 1.1 引言16-17
• 1.2 研究背景与意义17-18
• 1.3 国内外研究现状18-20
• 1.4 本文研究内容与实施步骤20-21
• 第二章 新型SRC框架支撑结构布置与性能设计21-29
• 2.1 新型SRC框架支撑结构布置21-25
• 2.1.1 抗震单元系统的定义与解释21-23
• 2.1.2 垂直受力单元系统的定义与解释23
• 2.1.3 结构布置23-25
• 2.2 地震动水准的确定25-26
• 2.3 不同抗震性能水平位移控制指标26-27
• 2.4 抗震单元系统与垂直受力单元系统的性能目标27-29
• 第三章 新型SRC框架支撑结构弹性分析29-50
• 3.1 结构的静力分析29-34
• 3.1.1 模态分析29-30
• 3.1.2 反应谱分析30-34
• 3.2 动力时程分析34-37
• 3.2.1 时程分析理论基础34-35
• 3.2.2 时程曲线的选取35-37
• 3.3 新型SRC框架支撑结构反应谱分析与时程分析37-49
• 3.3.1 整体分析37-39
• 3.3.2 抗震单元与垂直单元受力分析39-44
• 3.3.3 单一构件分析44-49
• 3.4 本章小结49-50
• 第四章 新型SRC框架支撑结构与框架剪力墙的对比分析50-72
• 4.1 框架剪力墙的工程概况50
• 4.2 模型建立50-53
• 4.2.1 材料及截面尺寸51
• 4.2.2 振型与周期结果51-53
• 4.3 不同形式结构的整体分析与比较53-60
• 4.3.1 楼层位移对比与分析53-57
• 4.3.2 振型反应谱分析与时程分析的对比与分析57-60
• 4.4 抗震单元与垂直单元对比与分析60-65
• 4.4.1 抗震单元与垂直单元受剪承载力分析60-65
• 4.5 柱子、支撑对比与分析65-70
• 4.5.1 不同单元柱子受剪承载力分析65-70
• 4.6 小结70-72
• 第五章 新型SRC框架支撑结构静力弹塑性分析72-94
• 5.1 静力弹塑性分析72-80
• 5.1.1 静力弹塑性分析基本原理72-73
• 5.1.2 水平加载模式73-76
• 5.1.3 结构的非线性76-78
• 5.1.4 Pushover的分析步骤78-79
• 5.1.5 X-tract截面分析软件79-80
• 5.2 静力弹塑性实现80-83
• 5.3 新型SRC框架支撑结果的抗震性能评估83-92
• 5.4 小结92-94
• 第六章 结论与展望94-95
• 6.1 总结94
• 6.2 展望94-95
• 参考文献95-99
• 致谢99-100
• 作者简介及读研期间主要科研成果100

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本文编号：397673