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高层框架—剪力墙隔震结构设计理论与试验研究

发布时间:2018-05-09 09:07

  本文选题:高层框架-剪力墙隔震结构 + 基于性能的隔震设计 ; 参考:《广州大学》2017年硕士论文


【摘要】:框架-剪力墙结构因具有较大的抗侧刚度和承载力,且具有多道抗震防线被广泛应用于我国的高层建筑之中。随着我国经济实力和隔震技术日益成熟,隔震技术也越来越多的被应用到高层框剪结构之中,对其进行更深层次的理论与试验研究显得尤为重要。本文针对高层框架-剪力墙隔震结构设计理论与试验进行了研究,主要研究内容成果如下:(1)采用PKPM软件建立了8度抗震设防烈度下的三种高层框架-剪力墙结构抗震模型,它们分别是按照地震作用不降度,折减30%和降一度三种方法进行抗震设计,各项指标均满足规范要求。在此基础上应用ETABS有限元软件对三种结构进行基于性能的隔震设计和非线性时程分析,对三种情况下隔震效果进行了对比,结果表明基于性能的隔震设计能够适应高性能的抗震目标,逐步推动隔震设防水准的提高。(2)应用ABAQUS软件,分别对设防烈度地震、罕遇地震和极罕遇地震下高层框架-剪力墙抗震结构和隔震结构进行动力弹塑性分析,比较了内力、层间位移角,并对损伤破坏以及耗能情况进行了研究,找到了结构的薄弱部位和损伤破坏机理。(3)选取两条天然波和一条人工波,分别对一个4层的钢框架-剪力墙抗震结构和隔震结构进行了多遇地震,设防烈度地震和罕遇地震下的振动台试验研究,试验结果表明隔震减小了上部结构的动力响应;罕遇地震下隔震层位移是9.918mm,但尚未达到铅芯橡胶支座100%剪切变形值,隔震层还可以进行优化设计,并将试验值与MATLAB理论值进行了对比,两者相差不大,试验结果可靠。(4)提出了一种可应用于结构隔震设计的直接设计法,并给出了设计流程图,介绍了隔震层等效阻尼比和隔震支座等效刚度的迭代方法,与现行的分部设计法进行了比较,对比了内力、位移,并统计了钢筋用量。研究结果表明:该方法能够满足安全性和经济性的要求,将过去两阶段的分部设计变为直接设计,一步到位,方便隔震设计的推广,本文介绍的直接设计法是在编的《建筑隔震设计规范》建议采用的隔震设计方法。
[Abstract]:The frame-shear wall structure is widely used in high-rise buildings in our country because of its large lateral stiffness and bearing capacity, and has many seismic lines. With the increasing maturity of economic strength and isolation technology in our country, isolation technology has been applied to high-rise frame-shear structures more and more, and it is particularly important to carry out deeper theoretical and experimental research on them. In this paper, the design theory and experiment of high-rise frame-shear wall isolated structures are studied. The main research results are as follows: 1) using PKPM software, three seismic models of high-rise frame-shear wall structures with 8 degree seismic fortification are established. They are designed according to the three methods of seismic action, reduction by 30% and degree by one degree respectively, and all the indexes meet the requirements of the code. On this basis, the performance based isolation design and nonlinear time history analysis of three kinds of structures are carried out by using ETABS finite element software, and the results of isolation under three conditions are compared. The results show that the performance-based seismic isolation design can adapt to the high performance seismic target, and gradually promote the improvement of seismic isolation level. Dynamic elastic-plastic analysis of high-rise frame-shear wall seismic structure and isolated structure is carried out under rare and extremely rare earthquakes. The internal force, interstory displacement angle, damage, failure and energy dissipation are compared. The weak position and damage failure mechanism of the structure are found. (3) two natural waves and one artificial wave are selected, and a four-story steel frame-shear wall seismic structure and isolated structure are subjected to frequent earthquakes, respectively. The test results of shaking table under earthquake intensity and rare earthquake show that isolation reduces the dynamic response of superstructure, the displacement of isolation layer is 9.918 mm, but the shear deformation value of 100% shear of lead rubber bearing is not reached. The isolation layer can also be optimized and compared with the theoretical value of MATLAB. The test results are reliable, and a direct design method can be applied to the isolation design of the structure is proposed, and the design flowchart is given. This paper introduces the iterative method of equivalent damping ratio of isolation layer and equivalent stiffness of isolation support, compares it with the existing method of divisional design, compares the internal force and displacement, and counts the amount of steel bar. The research results show that this method can meet the requirements of safety and economy, and change the past two stages of divisional design into direct design, one step in place, and facilitate the spread of isolation design. The direct design method introduced in this paper is recommended by the Building isolation Design Code.
【学位授予单位】:广州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TU973.16;TU352.12

【参考文献】

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本文编号:1865419

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