带弱连接板的剪力墙结构大震下抗震性能分析及振动控制

发布时间：2020-04-26 14:47

【摘要】：随着我国社会经济的发展,国内涌现了越来越多体型复杂的高层建筑,多塔连体结构就是这些复杂体型高层建筑结构的代表之一。多塔连体结构造型独特、风格新颖,因此备受设计师们的喜爱。但地震作用下多塔连体结构受力复杂,特别是中间的连接体结构内力受诸多因素影响,容易发生破坏导致整体结构抗震性能骤减。为了充分研究影响弱连接板性能以及整体结构抗震性能的因素,本文以带弱连接板的剪力墙结构为模型,首先采用专业非线性分析软件对变化了设计参数的各个带弱连接板的剪力墙结构进行大震下弹塑性时程分析,从连接板应力状态、剪力墙损伤状态等构件层次指标以及结构层间位移角、基底剪力等整体结构指标,去评价各个设计参数对弱连接体楼板抗震性能以及对整体抗震性能的影响。然后使用地震易损性分析方法,分析评价两塔楼抗侧刚度的对称性对结构抗震性能的影响。最后,对最上部部分楼层连接体楼板添加不同水平刚度的铅芯橡胶支座,研究支座的不同水平刚度对结构大震下抗震性能的影响。本文主要开展以下几个方面的研究工作:(1)通过对十个变化了设计参数带弱连接板的剪力墙结构进行大震下弹塑性时程分析,对比了不同设计参数对带弱连接板的剪力墙结构大震下抗震性能的影响,得到以下结论:1.连接板有效宽度与典型楼板宽度之比b/B_1从0.11增大到0.56时,双向基底剪力增大9.45%、10.85%,双向最大层间位移角分别增大7.06%、减小5.81%。同时由于连接刚度的增大,连梁、剪力墙构件损伤加大,连接板的应力也随之增大80.07%。2.连接板两端子结构垂直连接板跨度方向的剪切刚度之比k_2/k_1从1减小到0.56时,结构双向的最大层间位移角增大20.05%、4.20%,双向顶点位移增大10.26%、4.86%。连梁构件损伤更加严重,连接板的应力增大161.82%,大震下十分容易开裂。3.连接板间距d、连接板是否开洞以及连接板的设置密度对结构在大震下的整体响应影响不大,增大连接板设置密度可以降低连接板的应力以及开裂的可能性。(2)为了更深入了解由对称、非对称塔楼组成的带弱连接板的剪力墙结构之间抗震性能的差异,量化两塔楼对称、非对称性在不同地震动强度下对超高层带弱连接板的剪力墙结构抗震性能的影响,对对称、非对称带弱连接板的剪力墙结构进行地震易损性分析。结果表明:在8度罕遇地震下,非对称结构在轻度损伤、中度损伤、重度损伤三个极限状态下的超越概率最多比对称结构增大10.40%、12.12%、3.14%。而且随着地震动强度从0.07g增大至0.4g,非对称结构与对称结构在中度损伤、重度损伤两个极限状态下的超越概率的差值最多从0.000%、0.000%增大至12.1281%、3.1434%,两者各极限破坏状态超越概率的差值随着地震动强度的增大而增大。总之,结构两侧塔楼刚度的非对称性会导致结构各极限破坏状态超越概率增加,结构抗震性能下降。(3)从前文分析可知,M8非对称结构最上层连接板大震下会发生受拉破坏,导致下层连接板发生连锁破坏,导致整个连体结构分裂成两个塔楼。为了避免这种严重现象,对较高楼层处的连接板进行隔震处理。通过变化铅芯橡胶隔震支座的水平剪切刚度,研究支座的不同水平刚度对结构抗震性能的影响,结果表明:当支座水平刚度设置在8000kN/m至16000kN/m时,大震下连接板应力水平合理,连接板最大水平位移小于200mm不会过大,整体结构层间位移角和构件损伤状态在合理范围内。
【图文】：

化为越来越不规则，这使整体结构的抗震设计提出了新的要求和挑战。经过这年的努力研究和积极实践，结构工程师们发挥了独到的创意和才华，不断地去克一个又一个结构难题和关键技术，从而陆续建造了一个又一个符合建筑师创风格的复杂高层建筑结构体系。多塔连体结构就是这些复杂高层建筑结构体系之中的一种，多塔连体结构般指两个塔楼或几个塔楼之间由高空连接体相连而成，以满足建筑造型以及使功能的一种特殊结构体系。工程实例如下：1.深圳大学科技楼[10]（如图 1-1 所示）建于 2002 年，东西翼 7 到 11 层里开洞，南北翼 11 到 13 层里面开洞，其中东西翼洞口宽 29.5m，南北翼洞宽 34设计采用型钢混凝土多层空腹桁架整体结构实现洞口跨越组成整体连体结构腹桁架梁柱断面均为 800mm*880mm，其中腹杆工字钢与弦杆工字钢层层焊接接，形成刚性节点。弦杆、腹杆外包混凝土与弦杆上翼 180mm 厚钢筋混凝土板整体现浇连接，进一步加强结构整体性。

化为越来越不规则，这使整体结构的抗震设计提出了新的要求和挑战。经过这年的努力研究和积极实践，结构工程师们发挥了独到的创意和才华，不断地去克一个又一个结构难题和关键技术，从而陆续建造了一个又一个符合建筑师创风格的复杂高层建筑结构体系。多塔连体结构就是这些复杂高层建筑结构体系之中的一种，多塔连体结构般指两个塔楼或几个塔楼之间由高空连接体相连而成，以满足建筑造型以及使功能的一种特殊结构体系。工程实例如下：1.深圳大学科技楼[10]（如图 1-1 所示）建于 2002 年，东西翼 7 到 11 层里开洞，南北翼 11 到 13 层里面开洞，其中东西翼洞口宽 29.5m，，南北翼洞宽 34设计采用型钢混凝土多层空腹桁架整体结构实现洞口跨越组成整体连体结构腹桁架梁柱断面均为 800mm*880mm，其中腹杆工字钢与弦杆工字钢层层焊接接，形成刚性节点。弦杆、腹杆外包混凝土与弦杆上翼 180mm 厚钢筋混凝土板整体现浇连接，进一步加强结构整体性。
【学位授予单位】：广州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU398.2;TU352.11

【参考文献】

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10 张敏;地震作用下非对称连体建筑结构的动力响应分析[D];西安理工大学;2009年

本文编号：2641608