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填充墙框架结构基于性能的抗震评估研究

作　者: 刘建毅
导　师: 史庆轩
学　校: 西安建筑科技大学
专　业: 结构工程
关键词: 填充墙框架结构层间位移角能力谱方法抗震性能评价
分类号: TU311.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

目前,多层钢筋混凝土框架结构在我国应用较为广泛,该结构常采用砖墙、砌块砌体或其他材料进行房间分隔或外部围护。科学的评定该结构的抗震性能,了解结构在地震作用下的性能表现,以最大限度地降低地震震害损失以及保护人民生命财产安全,具有重要意义。在水平荷载作用下填充墙和外围框架是共同工作的,填充墙对结构的强度和刚度均有影响。然而,在实际工程设计和结构评估中,为了简化常常忽视这种相互作用,认为框架承担结构的全部作用。这种简化处理办法并不是安全的,因为填充墙对结构刚度的影响,有可能导致较大的地震作用。因此,在结构的抗震性能评估中应合理考虑填充墙体对结构的影响。在填充墙框架结构的抗震性能评估方面,本文展开如下工作:介绍了填充墙框架结构在水平荷载作用下的工作性能,详细阐述了填充墙对结构刚度及承载力的影响因素,结合文献资料对该结构的破坏模式进行了介绍,并对填充墙框架结构的抗震性能进行了分析。通过对国内外研究者所提出的各种计算分析方法进行总结,并对各分析方法的优劣及适用情况进行讨论后认为,等效压杆模型较适用于宏观结构的计算分析。通过建立等效压杆模型中压杆的轴力-变形关系,使填充墙体的非线性关系在现有的有限元分析软件中得以实现。结合国内外研究资料介绍了抗震结构的设防水准及性能水平,提出了填充墙框架结构的抗震性能水平划分方法,根据该结构的在不同工作阶段的特点和变形特征及部分试验数据的分析整理给出了具体量化的性能指标。利用有限元分析软件ETABS,对三个填充墙框架结构分别采用无墙和含墙模型进行非线性静力分析,用能力谱法获得结构在地震作用下的反应后,根据结构在地震作用下的层间位移角来评价结构的抗震性能。结果表明,利用本文提出的层间位移角作为结构性能水平的量化指标,能够了解结构在地震作用下的抗震性能。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
1 绪论  8-18
  1.1 引言  8-9
  1.2 填充墙框架结构研究现状  9-11
    1.2.1 国内研究现状  9-10
    1.2.2 国外研究现状  10-11
  1.3 结构抗震分析方法及发展沿革  11-12
  1.4 基于性能的抗震设计理论的提出和分析方法  12-16
    1.4.1 基于性能抗震设计理念提出的背景  12-13
    1.4.2 基于性能的抗震设计方法  13-16
  1.5 本文研究目的及内容  16-18
2 水平荷载作用下填充墙框架结构工作性能研究  18-31
  2.1 概述  18
  2.2 填充墙对结构工作性能的影响  18-21
    2.2.1 侧向荷载下填充墙与框架的相互作用  18-19
    2.2.2 填充墙对结构动力性能的影响  19-21
  2.3 填充墙对结构刚度及承载力影响因素研究  21-25
    2.3.1 侧向荷载作用下结构的承载力影响因素  21-23
    2.3.2 侧向荷载作用下结构的刚度影响因素  23-25
  2.4 填充墙框架结构破坏形式  25-27
  2.5 填充墙对结构抗震性能的影响  27-29
  2.6 小结  29-31
3 结构计算分析模型及填充墙等效压杆模型在ETABS中的实现  31-42
  3.1 概述  31
  3.2 宏观模型介绍  31-34
    3.2.1 层模型  31-32
    3.2.2 等效杆模型  32-34
  3.3 细观有限元模型  34-37
    3.3.1 填充砌体的模拟  35-36
    3.3.2 框架与墙体界面的模拟  36-37
  3.4 模型分析比较  37
  3.5 等效压杆模型在ETABS中的实现  37-41
    3.5.1 等效压杆轴力-变形关系的建立  37-40
    3.5.2 算例验证  40-41
  3.6 小结  41-42
4 填充墙框架结构抗震性能水平划分和性能指标的提出  42-55
  4.1 概述  42
  4.2 抗震结构的设防水准和性能水平  42-47
    4.2.1 结构抗震设防水准  42
    4.2.2 结构抗震性能水平及抗震性能目标  42-44
    4.2.3 结构的性能指标  44-47
  4.3 填充墙框架结构抗震性能水平划分和性能指标的提出  47-53
    4.3.1 填充墙框架结构抗震性能水平  47
    4.3.2 填充墙框架结构抗震性能指标  47-53
  4.4 小结  53-55
5 填充墙框架结构基于能力谱方法的抗震性能评估  55-70
  5.1 概述  55
  5.2 能力谱方法  55-57
  5.3 非线性静力分析在ETABS中的实现及弹塑性需求谱的建立  57-59
    5.3.1 非线性静力分析在ETABS中的实现  57-58
    5.3.2 基于规范弹性反应谱的需求谱的建立方法  58-59
  5.4 算例分析  59-69
    5.4.1 规则填充墙框架结构  60-63
    5.4.2 竖向不规则填充墙框架结构  63-66
    5.4.3 平面不规则填充墙框架结构  66-69
  5.5 小结  69-70
6 结论与展望  70-72
  6.1 主要结论  70
  6.2 问题与展望  70-72
参考文献  72-77
致谢  77-78
攻读硕士学位期间发表论文  78

填充墙框架结构基于性能的抗震评估研究

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