基础隔震混凝土框架-剪力墙结构受力性能研究
发布时间：2020-12-10 14:50
基础隔震作为应用最广泛的隔震技术之一,通过在建筑物的基础和上部结构之间设置一个隔震层,增加结构的柔性并提供附加阻尼,以减少输入到结构中的地震作用。本文旨在研究采用基础隔震的混凝土框架-剪力墙结构的受力性能,对单榀两层两跨混凝土框架-剪力墙结构的非隔震试件和基础隔震试件进行试验研究、数值验证分析以及理论研究。主要研究工作如下:（1）通过非隔震混凝土框架-剪力墙试件与基础隔震混凝土框架-剪力墙试件的低周反复荷载试验,研究了两种试件的裂缝开展次序、破坏形态、滞回曲线、变形能力以及耗能能等受力性能。对隔震层支座水平位移到达100%-200%剪应变时,基础隔震混凝土框架-剪力墙结构的内力变化和塑性变形发展规律进行分析,得到了隔震支座剪切变形对框架柱底支座和墙底支座竖向变形的影响,探讨了支座间不均匀沉降对转换梁的影响。（2）通过有限元数值分析软件ABAQUS,对基础隔震混凝土框架-剪力墙试件进行数值分析研究,通过与骨架曲线、塑性损伤、支座变形等试验结果对比,验证了数值模型的可靠性。利用该数值分析模型,进一步分析了隔震层不同位置处支座变形发展规律以及转换梁的内力发展规律。（3）在试验研究和数值研究的...
【文章来源】：北京建筑大学北京市
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
芦山县人民医院隔震示意图[32]
型进行验证，结果表明，隔震结构的动力特性优于非隔震结构，隔震结构可以有效降低地震反应。陆伟东等[54]以昆明新国际机场航站楼为原型，建立了1/60的缩尺模型，对采用基础隔震的模型和非隔震模型进行了振动台试验比较，结果表明，隔震结构的阻尼比为非隔震结构的2~3倍，位移及加速度响应降低，结构破坏程度明显减轻。黄襄云等[55]对两个缩尺比为1/25多层钢筋混凝土框架-剪力墙结构的隔震模型与非隔震模型进行振动台地震模拟试验，结果表明，隔震模型的加速度响应明显减小，加载过程中上部结构保持弹性，未出现严重破坏。图1-2铅芯叠层橡胶支座示意图隔震支座作为基础隔震结构起主要变形和耗能作用的构件，其本身性能决定着隔震效果的好坏[15]，基础隔震结构中常用的铅芯叠层橡胶支座（LRB）如上图所示。在此方面的研究包括：Gyeong-HoiKoo等[56]研究了铅芯橡胶支座的形状系数对支座屈服力的影响。熊世树等[57]利用有限元软件中的纤维单元建立了铅芯橡胶支座的数值模型，得到了支座在水平和竖向荷载作用下滞回曲线的特点。何文福等[58]对铅芯橡胶支座的恢复力模型进行研究，表明支座的应变滞回曲线具有“扁环”效应。曾德民等[59]研究了铅芯隔震组合支座刚度特性，发现刚度较小的支座对组合支座的刚度特性影响较大。TsaiH.C等[60]基于反应谱的地震反应的方法，对铅芯橡胶支座非线性隔震结构进行了研究。田洁等[61]研究了采用铅芯橡胶支座的基础隔震体系参数优化配置问题。朱腾宇等[62对铅芯橡
支座型号选取的简化方法，在考虑子结构试件在层间位移角、减震系数、等效水平刚度、支座极值拉压等隔震效果与原型结构相近情况下，初步确定几组支座型号。由于非隔震试件与隔震试件上部结构的几何尺寸与配筋率均相同，因此可通过非隔震试件的承载力来估算隔震试件的承载力。根据规范[84]计算得到非隔震试件FW1的理论承载力，根据支座规范[79]对初选型号铅芯橡胶支座在不同剪应变下的反力进行理论计算，通过比较子结构试件隔震层在目标剪应变下的反力与非隔震试件FW1的理论承载力进行支座型号最终选龋静力试验支座选取流程图如图2-3所示。通过对文献[12]中原型结构支座与缩尺试件隔震效果进行有限元分析，初步选取LRB300、LRB400与LRB500三种型号支座。通过规范计算得到非隔震试件的承载力Q=486kN，三种型号支座在不同剪应变的反力理论计算值如表2-1所示，为研究采用基础隔震的框架-剪力墙试件在支座水平位移达到100%-200%剪应变范围内的结构受力性能，最终选用型号为LRB400铅芯叠层橡胶隔震支座。图2-3静力试验支座选取流程图表2-1不同剪应变下支座反力理论值计算支座型号d/mmQd/kNKn/(kN/mm)Kd/(kN/mm)4×Qd100/kN4×Qd200/kNLRB30058.78241.790.46179.48287.64LRB40078.38432.420.62323.52517.92LRB50092.97673.000.77581.44867.80
【参考文献】：
期刊论文
[1]转换梁刚度对基础隔震框架-剪力墙结构受力性能的影响[J]. 王啸楠,官俊良. 建筑结构. 2019(S2)
[2]基于ABAQUS的高层隔震剪力墙结构转换梁内力分析[J]. 郑宁,马玉宏,赵桂峰,沈朝勇. 建筑结构学报. 2018(S1)
[3]基础隔震结构高宽比限值研究[J]. 宋晓,谭平,周福霖,滕晓飞. 地震工程与工程振动. 2017(06)
[4]北京新机场航站楼隔震设计与探讨[J]. 束伟农,朱忠义,张琳,王哲,祁跃,秦凯,梁宸宇,邓旭洋. 建筑结构. 2017(18)
[5]平面不规则RC框剪结构基于性能的减震设计方法[J]. 黄小宁,杜永峰,李慧. 工程力学. 2017(03)
[6]云南省博物馆新馆隔震设计与振动台试验研究[J]. 廖述江,何文福,刘文光. 建筑结构. 2016(22)
[7]成都博物馆基础隔震不规则结构扭转效应控制研究[J]. 刘鑫刚,张玲,马伯涛,管志忠,王明珠,葛家琪. 建筑结构学报. 2016(11)
[8]大底盘多塔隔震结构设计[J]. 邓烜,叶烈伟,郁银泉,曾德民,高晓明. 建筑结构. 2015(08)
[9]高层框架-剪力墙隔震结构地震响应研究[J]. 刘彦辉,谭平,周福霖,杜永峰,闫维明. 工程力学. 2015(03)
[10]芦山县人民医院门诊综合楼隔震结构分析与设计[J]. 周云,吴从晓,张崇凌,杨光明. 建筑结构. 2013(24)
博士论文
[1]框—剪隔震结构抗扭设计及双随机地震倒塌可靠度研究[D]. 黄小宁.兰州理工大学 2017
[2]基础隔震的试验研究[D]. 刘可.湖南大学 2010
[3]橡胶隔震支座的刚度特征与隔震建筑的性能试验研究[D]. 曾德民.中国建筑科学研究院 2007
[4]基础隔震结构多维及平—扭耦联地震反应分析[D]. 王建强.西安建筑科技大学 2003
硕士论文
[1]高烈度区RC框架—核心筒高层隔震结构屈重比影响规律研究[D]. 刘立德.北京建筑大学 2019
[2]水平作用下建筑结构隔震与调谐质量阻尼器混合振动控制研究[D]. 王肖东.合肥工业大学 2019
[3]高层混凝土基础隔震框架剪力墙结构地震反应分析[D]. 官俊良.北京建筑大学 2018
[4]软土场地建筑隔震的参数分析研究[D]. 康雷.东南大学 2017
[5]高层—剪力墙转换梁隔震结构精细化分析[D]. 常少兵.广州大学 2016
[6]铅芯橡胶隔震支座的静、动力学性能对比研究[D]. 兰祖瑶.广州大学 2016
[7]高层框架—剪力墙基础隔震结构合理剪力墙刚度的研究[D]. 余尚.广州大学 2016
[8]某高层建筑梁式转换层结构设计[D]. 周敏.湘潭大学 2016
[9]近断层地震动运动特性及对隔震结构易损性的影响分析[D]. 白永利.兰州理工大学 2016
[10]带有基础隔震的框剪结构抗震性能分析[D]. 谢晓天.重庆大学 2015
本文编号：2908887
【文章来源】：北京建筑大学北京市
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
芦山县人民医院隔震示意图[32]
型进行验证，结果表明，隔震结构的动力特性优于非隔震结构，隔震结构可以有效降低地震反应。陆伟东等[54]以昆明新国际机场航站楼为原型，建立了1/60的缩尺模型，对采用基础隔震的模型和非隔震模型进行了振动台试验比较，结果表明，隔震结构的阻尼比为非隔震结构的2~3倍，位移及加速度响应降低，结构破坏程度明显减轻。黄襄云等[55]对两个缩尺比为1/25多层钢筋混凝土框架-剪力墙结构的隔震模型与非隔震模型进行振动台地震模拟试验，结果表明，隔震模型的加速度响应明显减小，加载过程中上部结构保持弹性，未出现严重破坏。图1-2铅芯叠层橡胶支座示意图隔震支座作为基础隔震结构起主要变形和耗能作用的构件，其本身性能决定着隔震效果的好坏[15]，基础隔震结构中常用的铅芯叠层橡胶支座（LRB）如上图所示。在此方面的研究包括：Gyeong-HoiKoo等[56]研究了铅芯橡胶支座的形状系数对支座屈服力的影响。熊世树等[57]利用有限元软件中的纤维单元建立了铅芯橡胶支座的数值模型，得到了支座在水平和竖向荷载作用下滞回曲线的特点。何文福等[58]对铅芯橡胶支座的恢复力模型进行研究，表明支座的应变滞回曲线具有“扁环”效应。曾德民等[59]研究了铅芯隔震组合支座刚度特性，发现刚度较小的支座对组合支座的刚度特性影响较大。TsaiH.C等[60]基于反应谱的地震反应的方法，对铅芯橡胶支座非线性隔震结构进行了研究。田洁等[61]研究了采用铅芯橡胶支座的基础隔震体系参数优化配置问题。朱腾宇等[62对铅芯橡
支座型号选取的简化方法，在考虑子结构试件在层间位移角、减震系数、等效水平刚度、支座极值拉压等隔震效果与原型结构相近情况下，初步确定几组支座型号。由于非隔震试件与隔震试件上部结构的几何尺寸与配筋率均相同，因此可通过非隔震试件的承载力来估算隔震试件的承载力。根据规范[84]计算得到非隔震试件FW1的理论承载力，根据支座规范[79]对初选型号铅芯橡胶支座在不同剪应变下的反力进行理论计算，通过比较子结构试件隔震层在目标剪应变下的反力与非隔震试件FW1的理论承载力进行支座型号最终选龋静力试验支座选取流程图如图2-3所示。通过对文献[12]中原型结构支座与缩尺试件隔震效果进行有限元分析，初步选取LRB300、LRB400与LRB500三种型号支座。通过规范计算得到非隔震试件的承载力Q=486kN，三种型号支座在不同剪应变的反力理论计算值如表2-1所示，为研究采用基础隔震的框架-剪力墙试件在支座水平位移达到100%-200%剪应变范围内的结构受力性能，最终选用型号为LRB400铅芯叠层橡胶隔震支座。图2-3静力试验支座选取流程图表2-1不同剪应变下支座反力理论值计算支座型号d/mmQd/kNKn/(kN/mm)Kd/(kN/mm)4×Qd100/kN4×Qd200/kNLRB30058.78241.790.46179.48287.64LRB40078.38432.420.62323.52517.92LRB50092.97673.000.77581.44867.80
【参考文献】：
期刊论文
[1]转换梁刚度对基础隔震框架-剪力墙结构受力性能的影响[J]. 王啸楠,官俊良. 建筑结构. 2019(S2)
[2]基于ABAQUS的高层隔震剪力墙结构转换梁内力分析[J]. 郑宁,马玉宏,赵桂峰,沈朝勇. 建筑结构学报. 2018(S1)
[3]基础隔震结构高宽比限值研究[J]. 宋晓,谭平,周福霖,滕晓飞. 地震工程与工程振动. 2017(06)
[4]北京新机场航站楼隔震设计与探讨[J]. 束伟农,朱忠义,张琳,王哲,祁跃,秦凯,梁宸宇,邓旭洋. 建筑结构. 2017(18)
[5]平面不规则RC框剪结构基于性能的减震设计方法[J]. 黄小宁,杜永峰,李慧. 工程力学. 2017(03)
[6]云南省博物馆新馆隔震设计与振动台试验研究[J]. 廖述江,何文福,刘文光. 建筑结构. 2016(22)
[7]成都博物馆基础隔震不规则结构扭转效应控制研究[J]. 刘鑫刚,张玲,马伯涛,管志忠,王明珠,葛家琪. 建筑结构学报. 2016(11)
[8]大底盘多塔隔震结构设计[J]. 邓烜,叶烈伟,郁银泉,曾德民,高晓明. 建筑结构. 2015(08)
[9]高层框架-剪力墙隔震结构地震响应研究[J]. 刘彦辉,谭平,周福霖,杜永峰,闫维明. 工程力学. 2015(03)
[10]芦山县人民医院门诊综合楼隔震结构分析与设计[J]. 周云,吴从晓,张崇凌,杨光明. 建筑结构. 2013(24)
博士论文
[1]框—剪隔震结构抗扭设计及双随机地震倒塌可靠度研究[D]. 黄小宁.兰州理工大学 2017
[2]基础隔震的试验研究[D]. 刘可.湖南大学 2010
[3]橡胶隔震支座的刚度特征与隔震建筑的性能试验研究[D]. 曾德民.中国建筑科学研究院 2007
[4]基础隔震结构多维及平—扭耦联地震反应分析[D]. 王建强.西安建筑科技大学 2003
硕士论文
[1]高烈度区RC框架—核心筒高层隔震结构屈重比影响规律研究[D]. 刘立德.北京建筑大学 2019
[2]水平作用下建筑结构隔震与调谐质量阻尼器混合振动控制研究[D]. 王肖东.合肥工业大学 2019
[3]高层混凝土基础隔震框架剪力墙结构地震反应分析[D]. 官俊良.北京建筑大学 2018
[4]软土场地建筑隔震的参数分析研究[D]. 康雷.东南大学 2017
[5]高层—剪力墙转换梁隔震结构精细化分析[D]. 常少兵.广州大学 2016
[6]铅芯橡胶隔震支座的静、动力学性能对比研究[D]. 兰祖瑶.广州大学 2016
[7]高层框架—剪力墙基础隔震结构合理剪力墙刚度的研究[D]. 余尚.广州大学 2016
[8]某高层建筑梁式转换层结构设计[D]. 周敏.湘潭大学 2016
[9]近断层地震动运动特性及对隔震结构易损性的影响分析[D]. 白永利.兰州理工大学 2016
[10]带有基础隔震的框剪结构抗震性能分析[D]. 谢晓天.重庆大学 2015
本文编号：2908887
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