輕鋼加層結(jié)構(gòu)的抗震性能及設(shè)計(jì)方法研究.pdf

1、伴隨著中國(guó)城市化進(jìn)程的發(fā)展，城市人口日益增多，城市用地日趨緊張，而國(guó)家明文規(guī)定不可侵占良田好土修建房屋。對(duì)既有建筑物的加層改造無(wú)疑是解決這些問題的最佳途徑，是緩解人口居住壓力的重要手段。輕鋼加層作為一項(xiàng)新型加層技術(shù)，由于輕質(zhì)高強(qiáng)，對(duì)原有建筑結(jié)構(gòu)及地基影響小等優(yōu)點(diǎn)而備受工程界青睞。研究既有結(jié)構(gòu)與新加結(jié)構(gòu)的連接方法及性能、加層后房屋的整體抗震性能，對(duì)推動(dòng)既有建筑加固改造業(yè)的發(fā)展具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義及工程應(yīng)用價(jià)值。
　　 鋼框架加層

2、混凝土框架結(jié)構(gòu)是房屋加層最為普遍實(shí)用的一種結(jié)構(gòu)形式，其加層連接節(jié)點(diǎn)的靜動(dòng)力性能決定了加層后整體結(jié)構(gòu)的抗震性能，連接節(jié)點(diǎn)的合理設(shè)計(jì)是保證加層混合框架良好性能的重要環(huán)節(jié)。因此，本文首先設(shè)計(jì)了三類加層連接節(jié)點(diǎn)，通過對(duì)加層節(jié)點(diǎn)的擬靜力試驗(yàn)研究此類節(jié)點(diǎn)的抗震性能，在此基礎(chǔ)上通過加層框架的低周反復(fù)試驗(yàn)研究加層框架的抗震性能，最后提出了適于鋼框架加層混凝土框架結(jié)構(gòu)體系的基于性能的抗震評(píng)估及設(shè)計(jì)方法。本文主要研究工作如下：
　　 總結(jié)近年來(lái)結(jié)構(gòu)

3、加層形式及發(fā)展現(xiàn)狀，提出目前存在的問題，明確本文的主要研究工作。
　　 設(shè)計(jì)兩個(gè)上下剛度比不同的錨栓生根加層節(jié)點(diǎn)，通過對(duì)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的擬靜力試驗(yàn)得到此類節(jié)點(diǎn)在低周反復(fù)荷載作用下的破壞模式、剛度退化、延性、受力及抗震耗能性能。
　　 設(shè)計(jì)兩個(gè)上下剛度比不同的焊接生根加層節(jié)點(diǎn)，通過對(duì)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的擬靜力試驗(yàn)得到此類節(jié)點(diǎn)在低周反復(fù)荷載作用下的破壞模式、剛度退化、延性、受力及抗震耗能性能。
　　 設(shè)計(jì)一個(gè)增大截面生根加層節(jié)點(diǎn)，通

4、過對(duì)節(jié)點(diǎn)的擬靜力試驗(yàn)得到此類節(jié)點(diǎn)在低周反復(fù)荷載作用下的破壞模式、剛度退化、延性、受力及抗震耗能性能。
　　 對(duì)比三類節(jié)點(diǎn)力學(xué)性能的（開裂荷載、屈服荷載和極限承載力、梁端荷載—撓度滯回曲線及其包絡(luò)線特征、延性和耗能性能等）差異。明確其抗震性能的不同。
　　 設(shè)計(jì)制作一榀雙跨三(2+1)層加層框架模型，進(jìn)行低周反復(fù)荷載下的擬靜力試驗(yàn)，通過對(duì)框架的滯回曲線、骨架曲線、耗能能力、強(qiáng)度與剛度退化、出鉸機(jī)制進(jìn)行分析，對(duì)此類框架的抗震

5、能力進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。研究表明：鋼框架加層混凝土框架形成的混合框架結(jié)構(gòu)體系的側(cè)移為剪切型，破壞機(jī)制屬于梁鉸機(jī)制，具有較好的延性和較強(qiáng)的耗能能力。
　　 針對(duì)鋼框架加層混凝土框架結(jié)構(gòu)，考察了傳統(tǒng)的側(cè)向荷載分布模式以及基于振型的改進(jìn)的側(cè)向荷載分布模式的適用性。通過模擬算例的對(duì)比分析，結(jié)合鋼框架加層混凝土框架結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，并考慮樓層層間側(cè)移剛度變化的影響，提出了基于層間側(cè)移剛度變化的側(cè)向荷載分布模式及確定方法，并用于加層框架結(jié)構(gòu)的非線性靜力

6、分析。通過兩個(gè)算例多個(gè)模型的推覆分析并與非線性時(shí)程分析結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，同時(shí)將理論分析結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果亦進(jìn)行了比較，驗(yàn)證了本文方法的有效性和適用性。
　　 鋼結(jié)構(gòu)加層混凝土框架結(jié)構(gòu)屬于沿豎向?qū)娱g側(cè)移剛度突變的不規(guī)則混合結(jié)構(gòu)，新舊不同材料的連接導(dǎo)致剛度的變化，并進(jìn)而導(dǎo)致薄弱層的出現(xiàn)，以整體結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象的傳統(tǒng)能力譜法不再適用?；诖?，本文提出了以層間剪力及層間位移為研究目標(biāo)的層間能力譜法。此方法更加細(xì)致的對(duì)加層結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)及評(píng)估。