轻钢增层混合结构抗震性能研究

论文摘要

对多层砖混和框架结构进行增层改造时,增层部分多采用轻钢结构,这样就形成了“上柔下刚”的竖向不规则混合结构。这种混合结构的地震反应远比增层以前要大很多,因此被现行设计规范限制使用。原有建筑建造时抗震设防标准不满足现行规范要求,有的甚至没有进行抗震设计,因此应对增层后的结构进行抗震加固。传统的抗震加固方法主要是提高构件的承载力或者加强结构的整体性,但无法从根本上改变结构“上柔下刚”的本质特征,并且会增加结构的刚度,可能引起更大的地震反应。隔震技术是通过设置隔振层,阻隔地震能量向上部传递,从而减少结构地震反应的技术,分为基础隔震和层间隔震。层间隔震是将隔震层放置在上部结构的某两层之间,使整个结构的自振周期延长,阻尼增大,对结构的水平地震反应进行控制,从而达到“间接”提高结构的抗震性能的目的。本文运用SAP2000有限元分析软件,以三层砖混房屋增加一层,采用轻刚门式刚架,形成的混合结构为研究对象,运用振型分解反应谱法和时程分析法,对原建筑物、采用层间隔震技术增层和直接增层的结构地震反应进行了分析。研究结果表明：直接增层后结构各层的地震反应明显增大,在多遇地震作用下,结构底层的层间剪力比原结构增加了约26%,罕遇地震作用下,结构底层的层间位移增加了约23%,结构的位移和承载力已经不满足要求；而采用层间隔震技术的方案,多罕遇地震作用下,结构的内力比原结构减小了约60%,在罕遇地震作用下,结构底层的层间位移减小了约55%,可以保证增层后结构的安全。隔震层采用组合体系时,减震效果优于全部采用铅芯橡胶支座。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 轻钢增层混合结构
• 1.2.1 增层扩建形成的混合结构的特点
• 1.2.2 轻钢增层结构的研究现状
• 1.3 层间隔震技术
• 1.3.1 层间隔震技术的特点
• 1.3.2 层间隔震技术的应用范围
• 1.3.3 层间隔震技术的发展及研究现状
• 1.4 本文研究的主要内容
• 第2章 轻钢直接增层混合结构地震反应分析
• 2.1 工程概况及构造措施
• 2.1.1 工程概况
• 2.1.2 构造措施
• 2.2 反应谱法及结果分析
• 2.2.1 三维有限元模型的建立
• 2.2.2 模态分析
• 2.2.3 谱分析
• 2.3 时程法及结果分析
• 2.3.1 地震时程曲线的选取
• 2.3.2 时程分析
• 第3章 轻钢增层混合结构层间隔震地震反应分析
• 3.1 层间隔震装置及层间隔震计算模型
• 3.1.1 层间隔震装置
• 3.1.2 层间隔震结构动力计算模型
• 3.2 反应谱法及结果分析
• 3.2.1 三维有限元模型的建立
• 3.2.2 模态分析
• 3.2.3 谱分析
• 3.3 时程法及结果分析
• 3.3.1 加速度反应
• 3.3.2 层间位移反应
• 3.3.3 层间剪力反应
• 第4章 直接增层结构和层间隔震结构地震反应对比分析
• 4.1 加速度反应对比
• 4.2 层间位移反应对比
• 4.3 层间剪力反应对比
• 第5章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 后记
• 攻读硕士学位期间论文发表及科研情况