支墩型消能子结构设计方法研究

发布时间：2020-07-25 16:24

【摘要】：支墩型连接是消能减震结构常用的连接形式。针对《建筑消能减震技术规程》JGJ297-2013关于子结构设计相关要求仅为原则性规定,新疆、云南地区的子结构设计方法不统一、不一定可靠、不合理的问题,本文对支墩型消能子结构提出弹性设计方法。依据《建筑消能减震技术规程》第6.4.2条极限承载力要求建立支墩型消能子结构弹性设计验算关系式,并介绍弹性设计验算关系式中各参数的取值方法,推导阻尼器对支墩型消能子结构产生的附加作用;最后对弹性设计方法及新疆、云南地区设计方法进行探讨、分析。主要工作及结论如下:针对弹塑性分析结果不可靠、不准确的问题,提出支墩型消能子结构弹性设计方法;考虑《建筑消能减震技术规程》第6.4.2条极限承载力要求及阻尼器极限阻尼力对子结构附加作用,根据力的平衡建立支墩型消能子结构弹性设计验算关系式。根据弹性设计思路,对支墩型消能子结构弹性设计验算关系式进行合理变换,并介绍子结构构件在罕遇地震作用下的内力值取值方法。针对现行设计方法仅提高构件承载力而引起地震力放大的问题,提出同时考虑结构延性和调整构件承载力的方法,将抗震等级引入,综合考虑构件延性和承载力的作用以实现子结构作为重要构件的设计目标。总结抗震等级对子结构设计及构造的影响以及构造措施对子结构承载力的影响,并依据弹性设计方法,给出4个抗震等级和5个设计准则的20种工况组合下子结构设计及极限承载力取值计算方法。推导完成5种不同布置情况下阻尼器对支墩型消能子结构产生的附加作用,并考虑实际工程应用的简便性、实用性,对不同布置情况下阻尼器对子结构构件的附加作用进行简化、合理归并,得到简化后的附加内力计算公式。结果表明:简化计算公式是偏于安全且合理的,可应用于实际工程。总结支墩型消能子结构梁、柱、节点弹性设计验算关系式,给出支墩型消能子结构设计、验算流程及截面调整原则;利用弹性设计方法完成高烈度和低烈度地区的子结构设计及承载力验算,并对某个满足弹性设计验算关系式的结构进行弹塑性分析验证;分别对新疆、云南地区的中震和大震设计方法进行分析探讨,对比分析支墩型消能子结构弹性设计方法的合理性及可行性。结果表明:1)弹性设计方法用弹性分析下的构件内力完成子结构设计与验算,综合考虑提高构件承载力与延性,设计结果安全且合理;2)罕遇地震作用下支墩型消能子结构的内力值由某设计准则下地震作用和重力荷载作用进行组合而得,构件受力机理明确,设计结果可靠;3)在不同设计准则下均可设计出满足要求的子结构且以小震设计最优。从工程设计效率考虑,建议优先选择小震弹性设计准则进行设计;4)仅提高设计准则的中震设计法没有考虑阻尼器在极限阻尼力下对子结构的附加作用以及罕遇地震作用下的极限承载力要求,该方法不一定可靠且不合理;5)提取罕遇地震作用下的子结构内力进行设计,设计结果不一定可靠,且该方法可能会经过多次弹塑性分析,工作量大。
【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】：TU352.1
【图文】：

支墩型消能子结构设计方法研究将各参数代入计算公式，并在 ETABS 建立模型，如图 5-6 所示，取支墩高度 1.5m阻尼力 FD=1kN，得到 M1~M3、V1~V2， 与 EATBS 结果对比 见表 5-2 ，误差＝ 理论推导 - ETABSETABS 100%。（a） 框架模型 （b）加载图示

5.3.1.3 子结构剪力比较分析对于子结构柱剪力，第 1 种情况与第 2 种情况相等且大于第 3 种情况，而子结构梁剪力并未满足此规律，其原因是第 1 种情况是顶层单跨结构，没有考虑周边结构对子结构梁的约束作用，从而使得梁端剪力值小，相比于第 2 种情况，其缺少上层柱的约束，相比于第 3 种情况，其缺少左右跨梁的约束。下面采用 ETABS V17 计算多层或多跨结构中的子结构内力，以验证梁的剪力值会受结构层数或跨数的影响而发生变化。图 5-19（a）中横坐标为楼层数，纵坐标为梁段剪力值；图 5-19（b）中横坐标为结构跨数，纵坐标为梁段剪力值。从图中可以看出，子结构梁的剪力值在一定层数范围内会随楼层数和跨数的增加而增加，因此第 1 种情况、第 2 种情况、第 3 种情况的剪力计算公式均不能用于计算一般层中梁段剪力值，基于此，以两端固结梁的计算公式保守代替梁段的剪力值，且从 5.2 节可知，梁段剪力主要由力矩转动引起，且侧移引起的梁端剪力与转动引起的梁段剪力反向，出于安全设计的考虑，梁段剪力值只取转动引起的剪力。

BwLBBwLB（a） 弯矩图 （b） 剪力图图 5-22 固结梁内力图 231112211232322221DWDWFHkkFHkM 公式（5-75 232222231112211232 kkkLFHFHBMBDWDWW公式（5-76 2322212213111223112 kkkLFHLBMMVBDWBW公式（5-77式中，β为支墩宽度与梁跨度的比值，k2是支墩抗弯刚度与梁抗弯刚度的比值。

【参考文献】

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1 韩小雷;崔济东;龚涣钧;李伟琛;;不同抗震等级RC梁抗震性能试验研究[J];建筑结构学报;2015年S2期

2 许俊红;李爱群;;黏弹性阻尼墙减震钢框架结构振动台试验研究[J];建筑结构学报;2015年12期

3 刘付钧;黄忠海;李盛勇;张文华;郭伟亮;常磊;;RBS消能墙在厦门湖心岛超高层住宅中的应用[J];建筑结构;2015年22期

4 邓雪松;张玉蕾;张超;周云;;消能立柱加固单跨框架结构原理与效果分析[J];土木工程学报;2014年S1期

5 周颖;龚顺明;吕西林;;带黏弹性阻尼器钢结构振动台试验研究[J];建筑结构学报;2014年07期

6 钱稼茹;冯宝锐;;不同抗震等级钢筋混凝土柱抗震性能试验研究[J];建筑结构学报;2014年07期

7 邹祖栋;;中震不屈服设计内力与小震弹性设计内力比较分析[J];科学技术与工程;2012年36期

8 陈俊霖;王泽云;张良;;框架结构基于静力弹塑性分析原理的ETABS分析[J];四川建材;2010年01期

9 周颖;吕西林;;中震弹性设计与中震不屈服设计的理解及实施[J];结构工程师;2008年06期

10 闫祥梅;罗晓滨;隋杰英;;附加消能支撑的结构减振试验研究[J];河南科学;2008年01期

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1 张艳霞;陈媛媛;赵文占;王宗洋;;震后可恢复功能预应力装配式中间柱钢框架拟动力试验模拟分析[A];2015年全国智慧城市与智慧结构学术会议论文集[C];2015年

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1 余秋;关于消能减震子结构的研究[D];新疆大学;2018年

2 彭志超;阻尼器中间墙式安装的构造措施研究[D];昆明理工大学;2016年

3 冯霞;中间柱型摩擦阻尼器的性能研究及工程应用[D];西南交通大学;2012年

本文编号：2770070