填充墙对框架结构抗震性能影响的数值模拟研究

发布时间：2017-05-06 00:07

  本文关键词：填充墙对框架结构抗震性能影响的数值模拟研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：填充墙框架结构是目前应用最为广泛的结构形式之一,然而,工程设计人员在工程设计时经常将填充墙视为非结构构件。进行结构分析时,通过规范中规定的框架结构周期折减系数来反映填充墙对框架结构刚度的影响,但规范中规定的周期折减系数只是一个模糊的范围,并未具体规定当楼层层高、填充率不同时,工程设计人员该如何选取更加合适的周期折减系数,以便使框架结构的抗震性能与实际更接近、工程造价更经济。因此,本文通过以下内容研究来进一步阐释填充墙对框架结构抗震性能的影响,为填充墙框架结构设计中的周期折减系数选择提供参考。(1)利用ANSYS有限元软件,通过模态分析的方法计算不同层高、填充率下框架结构的自振周期,以此得出框架结构的周期折减系数,并分析框架结构自振周期随楼层层高、填充率变化的规律。(2)通过试验研究开洞填充墙和不开洞填充墙作用于框架梁上梁的内力(弯矩)变化,并对比工程设计中关于梁间荷载的计算方式,提出经济、合理的梁间填充墙荷载计算方法。(3)利用PKPM有限元软件建立框架结构模型,计算框架结构的自振周期,并与ANSYS计算的框架结构自振周期对比分析。(4)根据ANSYS有限元软件计算的周期折减系数和规范规定的周期折减系数的取值范围,利用PKPM软件建立模型,分析不同填充墙填充率下框架结构配筋量的变化。通过试验研究及模型分析,在工程设计中关于填充墙框架结构周期折减系数的取值建议如下:①当填充墙的填充率在0%~10%时,周期折减系数可以取0.65~1;②当填充墙的填充率在10%~30%时,周期折减系数可以取0.58~0.65;③当填充墙的填充率在30%~60%时,周期折减系数可以取0.52~0.58;④当填充墙的填充率在60%~100%时,周期折减系数可以取0.42~0.52。
【关键词】：填充墙框架结构 模态分析 周期折减系数 自振周期 梁间荷载
【学位授予单位】：辽宁工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU398;TU352.11
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 1 绪论9-14
• 1.1 引言9
• 1.2 填充墙框架结构的国内外研究现状9-12
• 1.2.1 国外研究现状9-10
• 1.2.2 国内研究现状10-12
• 1.2.3 我国现有规范的规定12
• 1.3 本文研究内容12-14
• 2 填充墙对框架结构抗震性能的影响14-18
• 2.1 填充墙与框架协同作用的原理14
• 2.2 填充墙对框架结构刚度的影响14
• 2.3 填充墙对框架结构承载力的影响14-15
• 2.4 填充墙对框架结构自振周期的影响15-16
• 2.5 填充墙对框架的约束效应16-17
• 2.5.1 填充墙对框架柱的约束效应16
• 2.5.2 填充墙对框架梁的约束效应16-17
• 2.6 本章小结17-18
• 3 不同层高、填充墙填充率下框架结构自振周期的ANSYS计算18-38
• 3.1 有限元法概述18-19
• 3.2 填充墙框架结构有限元模型的建立19-24
• 3.2.1 本文所使用的ANSYS有限元单元介绍19-20
• 3.2.2 有限元模型材料属性的确定20-21
• 3.2.3 有限元模型类型分析21-22
• 3.2.4 有限元模型填充墙与框架结构连接方式22-23
• 3.2.5 有限元模型的网格划分23
• 3.2.6 有限元模态分析概述及步骤23-24
• 3.3 计算模型的建立及分析24-37
• 3.3.1 结构形式24-26
• 3.3.2 建立模型及结果分析26-37
• 3.4 本章小结37-38
• 4 不同层高、填充墙填充率下框架结构自振周期的PKPM计算38-57
• 4.1 有限元软件概述38-40
• 4.1.1 PKPM软件概述38-39
• 4.1.2 PKPM软件中PMCAD概述39
• 4.1.3 PKPM软件中SATWE概述39-40
• 4.2 填充墙作用于框架梁上梁间荷载计算的试验研究40-52
• 4.2.1 试验概况40-43
• 4.2.2 试件设计43-46
• 4.2.3 试验结果分析46-52
• 4.3 PKPM计算模型的建立及结果分析52-56
• 4.3.1 工程概况52
• 4.3.2 荷载统计52-54
• 4.3.3 计算模型的建立及计算结果分析54-56
• 4.4 本章小结56-57
• 5 不同周期折减系数对框架结构设计影响的比较分析57-64
• 5.1 周期取值及其对地震作用的比较分析57-59
• 5.1.1 框架结构工程实测周期与有限元软件计算自振周期对比分析57-58
• 5.1.2 计算周期对地震作用的分析58-59
• 5.2 不同周期折减系数下设计结果比较分析59-63
• 5.3 周期折减系数的取值建议63-64
• 6 结论与展望64-66
• 6.1 结论64-65
• 6.2 展望65-66
• 参考文献66-69
• 致谢69

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