约束混凝土空心砌块结构静力非线性分析研究

论文摘要

基于我国的基本国情,砌体结构在今后相当长一段时间内仍将是在我国广泛采用的建筑结构形式之一。而通过在混凝土砌块墙体中设置芯柱、在纵横墙交接处设置钢筋混凝土构造柱与圈梁连接构成弱框架而形成的约束混凝土砌块结构体系,不仅其墙体材料—混凝土砌块符合节约土地、节省能源、合理利用工业废料、保护环境的基本国策,而且具有较高的抗剪承载力和很好的变形能力。目前约束砌块结构体系已经成为我国建材行业优先发展的重点领域,在国内某些省份已经颁布了约束砌体结构设计与施工规程。同时,该种结构体系的抗震性能也越来越成为工程界关注的焦点。基于性态的结构抗震设计作为建筑结构抗震设计的发展趋势已经被普遍认同,而结构非线性分析是实现结构性态抗震设计的基本技术。从目前来说,静力非线性分析—推覆分析和反应谱分析相结合是进行结构非线性分析的一种最简便、有效的办法。这一方法已被多个国家的抗震规范所采用。本文以约束混凝土空心砌块结构为研究对象,主要针对静力非线性分析方法中的反应谱分析展开研究。首先采用Bispec反应谱分析程序,对单自由度体系进行了弹塑性反应谱分析,得出了延性系数为1—8时的单自由度体系弹塑性延性谱和位移谱,并对起主要影响因素进行了分析;然后结合推覆分析将弹塑性反应谱研究结果应用于某一典型混凝土空心砌块房屋,同时对该房屋进行非线性时程分析,最后将得出的地震反应结果与非线性时程分析进行了对比。本文主要得出了以下结论:1.单自由度体系滞回模型、阻尼比和屈服后刚度系数对其弹塑性反应谱分析均有影响,其中前两者较大。2.延性系数、震中距和场地类型均对结构等延性强度需求谱和位移需求谱均有一定影响,其中延性系数是强度谱的主要决定因素,震中距对后者的影响因素最大。3.对于约束混凝土空心砌块结构,在抗震设防地震作用下满足抗震要求时,罕遇地震不一定满足抗震要求,建议对其进行罕遇地震作用下的变形验算。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 约束混凝土空心砌块结构静力非线性分析研究的目的和意义
• 1.2 国内外约束混凝土空心砌块静力非线性分析研究现状
• 1.3 本文的研究思路和主要内容
• 1.3.1 静力非线性分析方法中存在的问题
• 1.3.2 本文的主要内容
• 第二章 弹塑性反应谱研究的分析模型和算法
• 2.1 弹塑性反应谱基本方程及算法
• 2.2 弹塑性反应谱研究的分析计算模型
• 2.3 弹塑性反应谱研究的分析计算方法
• 2.4 本章小结
• 第三章 地震动记录的选取
• 3.1 地震动记录选取原则
• 3.1.1 地震动记录选取原则
• 3.1.2 典型记录的加速度时程曲线
• 3.2 远场地震记录详细信息
• 3.3 近场地震记录详细信息
• 3.4 本章小结
• 第四章 弹塑性反应谱及其影响因素的分析
• 4.1 弹塑性反应谱分析程序Bispec 简介
• 4.2 弹塑性反应谱影响因素分析
• 4.2.1 恢复力模型的影响
• 4.2.2 屈服后刚度系数的影响
• 4.2.3 阻尼比的影响
• 4.3 平均等延性强度需求谱
• 4.3.1 平均等延性需求谱及其特征
• 4.3.2 震中距对强度需求谱的影响分析
• 4.3.3 场地类型对强度需求谱的影响
• 4.4 平均等延性位移需求谱
• 4.4.1 平均等强度需求谱及其特征
• 4.4.2 震中距对位移需求谱的影响
• 4.4.3 场地类型对位移需求谱的影响
• 4.5 本章小结
• 第五章 混凝土空心砌块结构静力非线性分析和非线性时程分析与比较
• 5.1 结构静力非线性分析
• 5.1.1 结构静力非线性分析的基本假定
• 5.1.2 等效单自由度体系
• 5.1.3 目标位移
• 5.1.3.1 能力谱的转换
• 5.1.3.2 需求谱的转换
• 5.1.3.3 能力谱与需求谱的比较
• 5.1.4 加载模式
• 5.1.5 静力非线性分析的实施步骤
• 5.2 空心砌块结构非线性时程分析
• 5.2.1 计算模型及运动方程的求解
• 5.2.2 空心砌块结构恢复力模型
• 5.3 典型空心砌块结构静力非线性和时程分析结果对比与分析
• 5.3.1 结构情况简介
• 5.3.2 静力非线性分析结果
• 5.3.2.1 基底剪力-顶点位移曲线
• 5.3.2.2 目标位移
• 5.3.2.3 最大层间位移角和最大层间剪力
• 5.3.3 非线性时程分析结果
• 5.3.3.1 地震记录的选择与 PGA 调幅
• 5.3.3.2 典型记录下层间位移时程曲线
• 5.3.3.3 最大层间位移角和最大层间剪力
• 5.3.4 静力非线性和非线性时程分析结果的比较和分析
• 5.3.4.1 基底剪力—顶点位移曲线的比较
• 5.3.4.2 最大层间位移角和最大层间剪力的比较
• 5.4 本章小结
• 第六章 结语
• 6.1 本文的主要工作及取得的成果
• 6.2 下一步工作展望
• 参考文献
• 攻读学位期间发表论文及参加科研项目说明
• 致谢