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考虑填充墙作用的RC框架结构非线性地震损伤分析

作　者: 陈俊霖
导　师: 王泽云
学　校: 西华大学
专　业: 结构工程
关键词: 填充墙RC框架结构地震损伤分析竖向不规则布置
分类号: TU312.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

填充墙RC框架结构由于具有良好的抗震性能,因此在历次地震中有着良好的表现。随着研究的深入和震害资料的增多,研究人员发现：尽管填充墙作为一种非结构构件,它却在地震作用下遭到了较严重的破坏。于是研究人员开始重视填充墙对结构抗震性能产生的影响。目前我国的建筑抗震设计方法仅采用周期折减系数来考虑填充墙对结构的影响,不能直接反映填充墙对结构的优劣性。针对目前建筑的多功能化,填充墙的布置方式往往灵活多变,造成了其布置方式不规则。然而国内外学者对这方面的研究还相对较少,并且我国的抗震规范也没有针对填充墙不规则布置对结构产生的影响作明确规定。因此研究填充墙不规则布置对RC框架结构抗震性能的影响是非常有必要的。建筑物在地震作用下,结构和构件均受到不同程度的影响,造成结构的承载力下降、耐久性降低和抗震性能的退化,即产生了一定程度的损伤。结构吸收地震能量的能力和弹塑性变形能力决定了结构抗震性能.的高低,而这些能力的实现却是以结构产生损伤为代价的。在基于性能的抗震设计方法基础上,结合损伤力学理论,能够建立起基于损伤性能的抗震设计和评估方法。通过计算损伤指数可以直观地反映结构和构件在地震作用下的损伤情况。本文在国内外学者对填充墙的研究基础上,引入损伤力学理论,旨在研究在非线性地震作用下,填充墙不规则布置对结构的影响。基于我国现行抗震设计规范的基础上,选取6种典型的填充墙竖向布置方式的RC框架结构,讨论了EL Centro波、汶川卧龙波以及白噪声波三个地震波分别在多遇、设防和罕遇地震作用下填充墙对结构抗震性能、滞回耗能以及损伤性能的影响。研究结果表明,填充墙不同的布置方式改变了结构的竖向刚度分布和RC框架的受力模式,对结构的抗震性能、滞回耗能性能以及损伤性能均产生了不同的影响。特别是填充墙不规则的布置方式会导致结构薄弱层的形成和改变,使得结构不能按照设计预想的模式下发生破坏。最后本文从结构设计、施工、装修以及物业管理等多方面给出了相关的建议。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-18
  1.1 研究背景  9-10
  1.2 国外研究现状  10-12
  1.3 国内研究现状  12-15
  1.4 非线性地震损伤理论研究  15-16
  1.5 本文的主要研究内容  16-18
2 填充墙RC框架结构协同工作性能和计算模型研究  18-32
  2.1 引言  18
  2.2 填充墙与RC框架结构协同工作原理  18-19
  2.3 填充墙RC框架结构失效模式  19-20
  2.4 填充墙不规则布置对结构抗震性能的影响  20-23
    2.4.1 填充墙沿高度方向不均匀布置  21
    2.4.2 填充墙在平面方向不规则布置  21-22
    2.4.3 填充墙约束效应引起的短柱破坏  22
    2.4.4 填充墙约束效应引起的短梁破坏  22-23
  2.5 填充墙的计算模型研究  23-32
    2.5.1 宏观模型  23-24
    2.5.2 微观有限元模型  24-26
    2.5.3 模型对比分析  26-27
    2.5.4 本文采用的填充墙计算模型  27-32
3 钢筋混凝土结构的地震损伤研究  32-42
  3.1 损伤的基本理论  32
  3.2 钢筋混凝土的地震损伤模型研究  32-40
    3.2.1 基于材料层次的损伤模型研究  33-34
    3.2.2 基于构件层次的地震损伤模型研究  34-37
    3.2.3 基于结构整体层次的地震损伤模型研究  37-40
  3.3 建筑物地震损伤性能评估  40-42
    3.3.1 构件层次的地震损伤性能评估  40
    3.3.2 结构层次的地震损伤性能评估  40-42
4 弹塑性分析及计算程序编制原理  42-65
  4.1 介绍  42
  4.2 单元刚度矩阵  42-49
    4.2.1 屈服渗透模型  42-45
    4.2.2 考虑连续塑性模型的单元刚度矩阵  45-47
    4.2.3 考虑端部刚域的单元刚度矩阵  47-49
  4.3 单元恢复力模型  49-58
    4.3.1 基于纤维模型的弯曲—曲率骨架曲线计算  49-52
    4.3.2 极限变形能力  52-53
    4.3.3 滞回模型  53-58
  4.4 单元模型  58-61
    4.4.1 柱单元  58-60
    4.4.2 梁单元  60-61
  4.5 非线性动力分析方法  61-65
    4.5.1 Newmark-Beta迭代法  62-63
    4.5.2 Pseudo-force法  63-65
5 填充墙RC框架结构的地震损伤分析算例  65-122
  5.1 填充墙RC框架结构损伤分析算例的计算准备  65-70
    5.1.1 算例基本概况  65
    5.1.2 结构非线性地震损伤分析的计算准备  65-70
  5.2 填充墙不规则布置的结构非线性地震损伤分析  70-122
    5.2.1 多遇地震作用下的地震损伤分析  70-87
    5.2.2 设防地震作用下的地震损伤分析  87-104
    5.2.3 罕遇地震作用下的地震损伤分析  104-122
结论与展望  122-127
参考文献  127-134
攻读硕士期间发表学术论文情况  134-135
致谢  135

考虑填充墙作用的RC框架结构非线性地震损伤分析

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