底部两层框架—抗震墙砌体房屋抗震性能分析与校验

论文摘要

底部框架-抗震墙砌体房屋由于其总造价相对较低,施工简单,在我国中小城镇的临街建筑中普遍使用。但该类结构体系“头重脚轻,上刚下柔”,属于竖向不规则结构。目前,对底部一层框架-抗震墙砌体房屋研究相对较多,而对于更能满足底部大空间功能需求且普遍应用于中低烈度区的底部两层框架-抗震墙砌体房屋研究较少,且多以试验研究为主,仅局限于特定实际工程,试验研究费时费力,每次试验所考虑的影响因素有限;理论研究则多以层模型为主,只能宏观反映结构的性能。因此有必要对底部两层框架-抗震墙砌体房屋进行数值模拟分析,充分考虑不同因素对结构抗震性能的影响。本文采用ABAQUS有限元分析软件建立三维分析模型,对其进行动力时程分析和Pushover分析,研究底部两层框架-抗震墙砌体房屋的抗震性能。分析结构第三层与第二层不同侧向刚度比、相同层刚比条件下底部框架不同跨度以及过渡层不同构造措施对结构抗震性能的影响。通过分析本文得出以下初步结论:①本文分析结果所反映的规律同类似结构试验分析规律较为一致,说明该方法用于分析底部两层框架-抗震墙砌体房屋的非线性地震反应是可行有效的。②按规范合理设计的7度区典型底部两层框架-抗震墙砌体房屋具有较强的抗震能力,满足“小震不坏、中震可修、大震不倒”抗震设防的三水准要求。③随着层刚比的减小,结构的薄弱层由底部框剪层转至上部砌体层。层刚比1.5模型表现出较强的抗震能力,即能有效发挥底部框剪层良好的耗能能力,上部砌体层变形又不至于过大,建议7度区层刚比最优控制在1.5左右。④层刚比相同而底部框架跨度较大的结构在地震作用下其整体位移响应相对较大,底部框剪层变形增大。新抗震设计规范增加过渡层构造措施可有效改善过渡层墙体的破坏情况,同时也使得底部框剪层变形增大,但仍满足规范要求。⑤Pushover分析结果与时程分析结果相差不大,基于ABAQUS的静力弹塑性Pushover分析方法可作为一种简单适用的非线性分析方法来分析底框结构的薄弱部位和变形能力,具有一定的工程适用性。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 底部两层框架-抗震墙砌体房屋研究现状
• 1.2.1 结构非线性分析模型及方法
• 1.2.2 底部两层框架-抗震墙砌体房屋研究成果及不足
• 1.3 本文研究目的及内容
• 2 结构弹塑性分析模型
• 2.1 分析单元及材料模型
• 2.1.1 分析单元模型
• 2.1.2 材料模型
• 2.1.3 材料强度取值
• 2.2 材料本构
• 2.2.1 混凝土本构
• 2.2.2 砌体材料本构
• 2.2.3 钢筋本构
• 2.3 分析求解器与加载
• 2.3.1 动力分析求解器的选用
• 2.3.2 准静态分析
• 3 底框结构动力弹塑性时程分析
• 3.1 动力弹塑性时程分析方法原理
• 3.1.1 阻尼参数设置
• 3.1.2 地震波选取
• 3.1.3 地震波峰值调幅
• 3.2 结构算例设计与模态分析
• 3.2.1 结构算例设计
• 3.2.2 模态分析
• 3.3 7 度区不同层刚比模型分析
• 3.3.1 小震作用分析
• 3.3.2 中震作用分析
• 3.3.3 大震作用分析
• 3.3.4 超大震作用分析
• 3.4 跨度对结构抗震性能的影响
• 3.4.1 小跨度结构分析结果
• 3.4.2 大跨度结构分析结果
• 3.4.3 不同跨度结构分析结果对比
• 3.5 过渡层构造措施对结构抗震性能的影响
• 3.5.1 新规范（10 规范）构造措施模型分析结果
• 3.5.2 新老规范构造措施分析结果对比
• 3.6 本章小结
• 4 底框结构静力弹塑性 Pushover 分析
• 4.1 静力弹塑性分析方法基本原理
• 4.1.1 加载模式
• 4.1.2 实施步骤
• 4.2 静力弹塑性分析结果
• 4.2.1 小震性能点
• 4.2.2 中震性能点
• 4.2.3 大震性能点
• 4.2.4 超大震性能点
• 4.3 本章小结
• 5 结论与展望
• 5.1 主要结论
• 5.2 存在的问题及后续工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• A：7 度0.1g区动力弹塑性时程分析结果
• B：7 度0.15g 区动力弹塑性时程分析结果
• C：底部框架跨度对结构抗震性能的影响
• D：过渡层构造措施对结构抗震性能的影响
• E：第一振型加载模式分析结果及倒三角模式大震性能损伤图
• F：作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录