高层钢—混凝土混合结构抗震性能分析与评估

发布时间：2019-08-27 20:26

【摘要】：随着我国经济水平的发展及城市建设的需要,钢-混凝土混合结构体系在高层及超高层建筑工程中得到广泛应用。但是,当前高层混合结构体系的抗震研究成果尚不能完全满足其大范围应用及发展需要。为了确保高层混合结构体系在地震中的安全性,本文以某一外型钢混凝土框架-内置钢框架混凝土核心筒高层混合结构为主要研究对象,从高层混合结构的典型构件、整体模型建立、弹塑性地震反应以及地震易损性分析等方面开展相关研究。重点研究了该类高层混合结构的地震反应分析方法,并对其抗震性能进行了系统化分析与评估。本文主要进行了以下几个方面的研究工作:1.在OpenSEES中采用纤维型非线性梁柱单元,针对不同约束条件下的混凝土以及钢材采用不同的本构模型,建立了型钢混凝土构件分析模型,对文献试验进行了数值模拟。研究了含钢率、混凝土强度、钢材强度、轴压比等参数对型钢混凝土构件弯矩-曲率关系的影响,分析型钢混凝土构件的性能。等效简化在OpenSEES中建立的型钢混凝土梁柱构件分析模型,并应用到工程分析软件PERFORM-3D中,为应用PERFORM-3D软件分析带有该类构件的大型复杂超高层混合结构的整体动力非线性分析奠定了基础。2.以PERFORM-3D软件为平台,采用纤维模型墙单元及纤维型连梁单元对某一内置钢框架混凝土核心筒的拟静力推覆试验进行数值模拟,并与试验数据进行对比,验证该核心筒分析模型的可靠性和有效性,为分析带有该类核心筒的大型复杂超高层混合结构整体动力非线性分析奠定基础。数值模拟还原试验模型的损伤发展过程,并研究轴压比、高宽比、连梁高度等参数对核心筒抗震性能的影响。3.结合《JGJ3-2010高层建筑混凝土结构技术规程》关于结构性能设计的内容,量化高层混合结构的性能指标,可对构件进行合理的性能评估,给出了基于性能的高层混合结构抗震能力分析方法。在上述梁、柱及核心筒构件非线性模型研究的基础上,以某一外型钢混凝土框架-内置钢框架混凝土核心筒高层混合结构的1:10地震模拟振动台试验为研究对象,在PERFORM-3D结构分析软件中建立了其原型结构的整体分析模型,对该原型结构进行弹塑性动力时程分析,与试验现象对比,再现了该结构在试验中的破坏发展过程,并采用上述性能指标,对其抗震性能进行分析评估。4.在增量动力分析(IDA)的基础上,结合地震易损性分析,给出基于IDA的该类高层混合结构地震易损性分析方法,并以设计的某50层超高层混合结构为算例,采用上述方法计算该结构在指定不同水平地震作用下的易损性。所得分析结果可以为预测重大工程结构的地震破坏和损失提供判断依据和参考。
【图文】：

分于两者如图 型型er 单分别为受型者之间的弱图 2-1 所示型钢混凝土构图轴混凝土本型钢翼缘约束弱约束混凝土。件2-1 型钢混本构模型的束的强约束土。并将材（b混凝土（SRC应力-应变关束混凝土、材料界面进）十字型型C）构件横截关系曲线如位于箍筋外行了简化处型钢混凝土构面划分如图 2-2 所示外的无约处理，将构件示。

向应变硬化影响。Steel02模型是能考虑钢筋等向应变硬化影响的本构模型，，并且该模型能够较好的反映包兴格（Baushinger）效应。因此，本文型钢纤维和钢筋纤维均采用Steel02来模拟，其应力-应变关系曲线如图2-3所示。图2-3 钢材应力-应变关系钢材的应力-应变关系如下式：1/(1 )(1 )eqeq eqR Reqbb （2-9）0s reqr ，0s reqr （2-10）102aR Ra （2-11）式中，σ0为屈服点处钢材的应力；εcu为屈服点处钢材的应变；σr为反向点处钢材的应力；εr为反向点处钢材的应变；b为钢材的硬化刚度E1与原点切线模量Eb的比值；R、R0、a1、a2为材料参数；ζ为上一个侧移循环的塑性应变绝对值[54]，在OpenSEES中具体参数设定可参考文献[68]。
【学位授予单位】：中国地震局工程力学研究所
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU973.31

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本文编号：2529950