钢筋混凝土异形柱框架抗震性能试验研究与弹塑性分析

论文摘要

钢筋混凝土异形柱框架是近年来发展迅速,并在住宅设计中广泛应用的一种良好结构形式。为使其在高烈度地震区的应用具有充分的试验与理论根据,本文进行了相关抗震试验及程序分析,主要研究工作如下:1.以实际工程为背景,对八度区四层异形柱住宅的一榀框架1/3模型进行了低周反复加载的拟静力抗震试验,对框架的滞回曲线、骨架曲线、耗能能力、强度与刚度退化、出铰机制进行分析,得出了框架的恢复力模型（骨架线和滞回环模型）,对框架的抗震能力进行了综合评价。研究表明:异形柱框架结构侧移为剪切型,破坏机制属于梁铰机制,具有较好的延性和较强的耗能能力,经合理设计,可以用于八度及以下地震区。2.以实际工程为背景,对八度区五层底层宽肢异形柱住宅的一榀框架1/3模型进行了低周反复加载的拟静力抗震试验,对框架的滞回曲线、骨架曲线、耗能能力、强度与刚度退化、出铰机制进行分析,得出了框架的恢复力模型（骨架线和滞回环模型）,对框架的抗震能力进行了综合评价,并与四层异形柱住宅的1/3模型的试验结果进行对比分析,指出了宽肢异形柱的特性及底层宽肢的问题所在。研究表明:底层宽肢异形柱框架具有较强的承载力,其破坏机制属于混合铰机制,耗能能力较强;由于底层宽肢柱抗侧刚度大,产生位移突变和塑性铰转移。因此,设计中应避免相邻层抗侧刚度相差过大。3.以大型设计分析软件SAP2000为工具,对四层异形柱框架与五层底层宽肢异形柱框架1/3模型进行了推覆分析。在建模时,为使分析结果更具可靠性,以实测的应力-应变全曲线为依据,对程序中的混凝土本构关系进行修正后进行了弹塑性分析。在推覆分析的基础上,引入基于性能的设计思想,采用能力谱方法确定性能点,对两榀框架的抗震性能进行评定。结果表明:异形柱框架在多遇地震与罕遇地震作用下均具有良好的抗震性能。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 异形柱在我国的产生与应用
• 1.2 异形柱的优点与问题
• 1.3 异形柱国内研究工作进展
• 1.3.1 异形柱正截面承载力的研究
• 1.3.2 异形柱斜截面承载力的研究
• 1.3.3 异形柱节点的研究
• 1.3.4 异形柱构件延性性能的研究
• 1.3.5 宽肢异形柱构件的研究
• 1.3.6 异形柱框架结构整体抗震试验研究与抗震性能评价
• 1.4 异形柱国外应用与研究情况
• 1.5 我国异形柱规程的编制情况
• 1.6 本文研究的主要内容
• 第二章 四层异形柱框架1/3 模型抗震性能试验研究
• 2.1 框架模型试验设计
• 2.1.1 试验方法选择
• 2.1.2 试验异形柱框架设计
• 2.2 试验现象描述
• 2.3 试验结果及分析
• 2.3.1 框架滞回曲线
• 2.3.2 骨架曲线分析
• 2.3.3 框架的恢复力特性
• 2.3.4 框架的延性
• 2.3.5 框架抗震耗能分析
• 2.3.6 框架的强度与刚度退化
• 2.3.7 框架层间变形能力
• 2.3.8 框架破坏机制
• 2.4 本章小结
• 第三章 五层底层宽肢异形柱框架1/3 模型抗震性能试验研究
• 3.1 框架模型试验设计
• 3.1.1 试验方法选择
• 3.1.2 试验异形柱框架设计
• 3.2 试验现象描述
• 3.3 试验结果及分析
• 3.3.1 框架滞回曲线
• 3.3.2 骨架曲线分析
• 3.3.3 框架的恢复力特性
• 3.3.4 框架的延性
• 3.3.5 框架抗震耗能分析
• 3.3.6 框架的强度与刚度退化
• 3.3.7 框架层间变形能力
• 3.3.8 框架破坏机制
• 3.4 本章小结
• 第四章 异形柱框架推覆分析与抗震性能评价
• 4.1 抗震设计理论和方法的发展
• 4.2 推覆分析的基本概念
• 4.3 SAP2000 软件
• 4.4 SAP2000 推覆分析的基本原理
• 4.5 SAP2000 推覆分析的基本步骤
• 4.6 推覆分析模型
• 4.6.1 材料的本构关系模型
• 4.6.2 塑性铰属性定义
• 4.6.3 加载方式的选取
• 4.7 推覆分析结果与分析
• 4.7.1 push-over 基底剪力-位移曲线
• 4.7.2 层间位移角
• 4.7.3 塑性铰位置及出铰顺序
• 4.8 异形柱框架抗震性能评价
• 4.8.1 能力谱曲线
• 4.8.2 需求谱曲线
• 4.8.3 性能点的确定与抗震性能评价
• 4.9 本章小结
• 第五章 异形柱结构的工程设计建议
• 5.1 重视概念设计
• 5.2 设计延性结构和延性构件
• 5.3 在高层建筑中避免使用单一异形柱框架结构
• 5.4 角部异形柱结构应提高设计安全度,防止连续倒塌
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 参考文献
• 发表论文情况
• 致谢