山地掉层结构扭转控制措施研究

发布时间：2017-09-28 17:06

  本文关键词：山地掉层结构扭转控制措施研究

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【摘要】：山地掉层结构是在同一建筑中具有两个不同高度的嵌固端,且上接地端下部设置楼面的一种建筑形式,导致其结构刚心和质心不重合,扭转效应显著。山地掉层结构已有研究着力于荷载输入、分析模型和方法、破坏模式控制等方面,对掉层结构的扭转控制方法和措施研究较少。本文通过Open Sees软件建立三维模型,对山地掉层结构进行了大震作用下的非线性扭转效应分析,考察了静力偏心距、刚度偏心距、楼层位移比、刚度比等指标的有效性和掉层结构的受力特点;提出梁板嵌固,在柔性边加剪力墙、支撑、粘滞阻尼器等扭转控制措施并验证了其有效性,为山地掉层结构的抗扭设计提供参考。通过上述研究,本文得出的主要结论如下:(1)静力偏心距、刚度偏心距、楼层位移比均能较好地反映结构的扭转效应,扭转效应随着静力偏心距、刚度偏心距、楼层位移比的增加而增加。(2)分析了掉层结构上接地端竖向构件在大震作用下相对小震作用时的扭矩放大系数,并总结了其随楼层位移比的变化规律,在结构设计时应该根据位移比的大小对小震下扭矩进行放大;根据规范公式对掉层结构上接地端柱进行受剪承载力和受扭承载力验算,总结了大震作用下受剪承载力/剪力、受扭承载力/扭矩与楼层位移比的关系曲线,当按照规范规定将位移比控制在1.5以内可以满足大震作用下“强剪弱弯”的设计目标,但不能保证不发生扭转破坏,应进行受扭承载力设计。(3)当地基为岩石时,通过对按照梁板嵌固进行设计和普通掉层设计后将梁板嵌固两种不同设计模型进行大震非线性分析,两种设计方法均能显著降低结构的扭转效应,建议采用按照普通掉层设计后将梁板嵌固的设计方法。对嵌固楼板应变分析表明楼板钢筋未屈服,楼板变形较小,嵌固可靠。(4)给出了楼层位移比与掉层结构偏心率的关系曲线,若控制结构楼层位移比在1.5,应该控制结构的偏心率在0.22以内。(5)当地基为土质时,运用控制上接地层偏心率的方法调整柔性边刚度,在柔性边掉层部分和掉层及以上一层设置钢支撑、剪力墙、粘滞阻尼器,并对结构进行大震作用下非线性分析,验证了在柔性边增加刚度来控制扭转措施的有效性。
【关键词】：山地掉层结构 扭转控制 非线性反应
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU318
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1 绪论8-14
• 1.1 前言8-9
• 1.2 国内外关于结构扭转和山地结构的研究现状9-12
• 1.3 研究内容12-14
• 2 分析模型的建立14-30
• 2.1 Open Sees程序及本构介绍14-22
• 2.1.1 Open Sees程序14-15
• 2.1.2 单元和材料本构15-22
• 2.2 掉层结构侧向刚度计算方法22-24
• 2.3 结构基本信息24-28
• 2.4 地面运动的选择和输入28-30
• 3 掉层结构非线性扭转效应分析30-73
• 3.1 多层掉层结构非线性扭转效反应规律30-46
• 3.1.1 结构周期对比30-31
• 3.1.2 层间位移角、层间扭转角和剪力比31-37
• 3.1.3 曲率延性系数分布规律37-43
• 3.1.4 钢筋应变分布规律43-46
• 3.2 高层掉层结构非线性反应规律46-67
• 3.2.1 结构周期对比46-47
• 3.2.2 层间位移角、层间扭转角和剪力比47-54
• 3.2.3 曲率延性系数分布规律54-64
• 3.2.4 钢筋应变分布规律64-67
• 3.3 竖向构件抗扭设计67-71
• 3.4 本章小结71-73
• 4 基岩地基掉层结构梁板嵌固措施扭转控制分析73-120
• 4.1 多层掉层结构扭转控制措施分析73-94
• 4.1.1 层间位移角、层间扭转角和剪力比73-77
• 4.1.2 曲率延性系数分布规律77-83
• 4.1.3 钢筋应变分布规律83-89
• 4.1.4 楼板应变分布89-94
• 4.2 高层掉层结构扭转效应控制措施分析94-118
• 4.2.1 层间位移角、层间扭转角和剪力比94-101
• 4.2.2 曲率延性系数分布规律101-109
• 4.2.3 钢筋应变分布规律109-113
• 4.2.4 楼板应变分布113-118
• 4.3 本章小结118-120
• 5 土质地基掉层结构扭转控制措施分析120-149
• 5.1 设置钢支撑扭转控制措施分析120-131
• 5.1.1 设置钢支撑扭转控制有效性分析120-123
• 5.1.2 钢支撑数量估算123-124
• 5.1.3 钢支撑布置对掉层结构扭转效应的影响124-131
• 5.2 设置剪力墙扭转控制措施分析131-143
• 5.3 设置粘滞阻尼器扭转控制措施有效性分析143-147
• 5.4 本章小结147-149
• 6 结论与展望149-151
• 6.1 主要工作及结论149
• 6.2 后续研究展望149-151
• 致谢151-152
• 参考文献152-154

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本文编号：937018