考慮混凝土樓板和砌體填充墻作用的鋼框架彈塑性地震反應(yīng)分析.pdf

1、在住宅產(chǎn)業(yè)化政策的推動(dòng)下，近年來(lái)我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)住宅體系的研究和應(yīng)用與日俱增。隨著鋼結(jié)構(gòu)住宅這種量大面廣的建筑的不斷發(fā)展，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)框架體系抗震性能更加深入的研究，已成為擺在我們面前急需解決的課題。目前國(guó)內(nèi)外已有不少試驗(yàn)研究和震害調(diào)查，均表明混凝土樓板的組合作用及砌體填充墻的存在，會(huì)對(duì)鋼框架的自振特性和地震反應(yīng)產(chǎn)生較大影響，但關(guān)于這兩種影響并沒(méi)有提出很好的理論分析模型。本文在現(xiàn)有純鋼框架理論研究的基礎(chǔ)上，提出了考慮樓板組合作用后的框

2、架組合梁分析模型，及框架填充墻的分析模型，利用建立的理論模型進(jìn)行鋼框架體系整體分析，研究混凝土樓板和砌體填充墻對(duì)鋼框架地震反應(yīng)的影響，進(jìn)一步對(duì)鋼框架抗震設(shè)計(jì)提出合理建議。為建立框架組合梁分析模型，本文首先進(jìn)行了鋼—混凝土組合梁的彈性單元分析?；贜ewmark部分相互作用理論，推導(dǎo)了組合梁平衡微分方程。在此基礎(chǔ)上，建立了能考慮混凝土翼板和鋼梁部分相互作用的框架組合梁?jiǎn)卧獜椥詣偠确匠獭Ｋ憷治霰砻?，樓板組合作用對(duì)鋼框架結(jié)構(gòu)的剛

3、度影響較大，并分析了接觸面剪切模量的影響。接下來(lái)，本文對(duì)鋼—混凝土組合梁截面的滯回性能進(jìn)行了研究。通過(guò)大量數(shù)值計(jì)算，分析了各種因素對(duì)截面滯回性能的影響，進(jìn)而建立了組合梁截面彎矩—曲率滯回模型。最后，根據(jù)框架組合梁在水平地震作用下的受力變形特點(diǎn)，基于集中塑性鉸理論，建立了框架組合梁?jiǎn)卧侄巫儎偠菴lough模型彈塑性單元?jiǎng)偠确匠?。目前，我?guó)關(guān)于填充墻鋼框架靜力和動(dòng)力性能的研究還較少，而我國(guó)現(xiàn)行建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范中，對(duì)鋼框架填充墻

4、的規(guī)定也還很不完善?；谶@種現(xiàn)狀，本文首先根據(jù)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的填充墻鋼框架研究文獻(xiàn)，分析總結(jié)了填充墻鋼框架結(jié)構(gòu)的靜力性能及其影響因素、動(dòng)力及滯回性能特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度分析方法等。進(jìn)而，針對(duì)目前我國(guó)建筑市場(chǎng)上大量采用的蒸壓輕質(zhì)加氣混凝土(ALC)砌塊，結(jié)合文獻(xiàn)的試驗(yàn)研究成果，提出了ALC砌塊框架填充墻的等效斜撐分析模型，并建立了斜撐單元的恢復(fù)力模型，通過(guò)理論分析與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比，驗(yàn)證了本文模型的合理性和有效性。進(jìn)行了帶墻鋼框架試驗(yàn)

5、模型的模擬地震振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)研究。根據(jù)試驗(yàn)現(xiàn)象及試驗(yàn)結(jié)果分析，發(fā)現(xiàn)嵌砌在框架內(nèi)的填充墻較各類外掛墻板，對(duì)鋼框架動(dòng)力特性和地震反應(yīng)的影響更為顯著。進(jìn)—步又針對(duì)ALC砌體填充墻鋼框架進(jìn)行了振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)，利用本文提出的框架組合梁和鋼框架填充墻分析模型，對(duì)試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷牡卣鸱磻?yīng)進(jìn)行了模擬，取得了令人滿意的效果。最后，通過(guò)單層和三層平面鋼框架典型結(jié)構(gòu)的彈塑性地震反應(yīng)分析，分別研究了考慮樓板組合作用和填充墻強(qiáng)度剛度貢獻(xiàn)，對(duì)鋼框架結(jié)構(gòu)自振頻率、位移反

6、應(yīng)、內(nèi)力反應(yīng)及結(jié)構(gòu)破壞時(shí)框架梁柱塑性鉸數(shù)量和分布的影響。分析表明，填充墻的存在可能對(duì)鋼框架的地震反應(yīng)造成不利影響。因此，通過(guò)變化鋼框架和填充墻的層剛度比，同時(shí)考慮填充墻的不同布置，研究了填充墻對(duì)鋼框架柱小震下軸力的影響，得出了有益的結(jié)論。結(jié)合上述混凝土樓板和砌體填充墻對(duì)鋼框架地震反應(yīng)的影響研究，提出了鋼框架抗震設(shè)計(jì)的合理建議。本文研究尚屬探索性階段，關(guān)于混凝土樓板和砌體填充墻對(duì)鋼框架抗震性能的影響，今后還需進(jìn)行大量的試驗(yàn)和理