框架-密肋復(fù)合墻結(jié)構(gòu)抗震性能與設(shè)計(jì)計(jì)算方法研究.pdf

1、框架-密肋復(fù)合墻結(jié)構(gòu)是由框架與外框密肋復(fù)合墻組成的一種新型雙重抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系,適應(yīng)了當(dāng)前階段框架結(jié)構(gòu)抗震性能的發(fā)展趨勢,拓展了密肋復(fù)合墻結(jié)構(gòu)的應(yīng)用領(lǐng)域。框架.密肋復(fù)合墻結(jié)構(gòu)中,以密肋復(fù)合墻取代或部分取代砌體填充墻、圍護(hù)墻或隔墻,與外框架形成外框密肋復(fù)合墻體,在不大幅增加土建造價(jià)的前提下有效地提高了框架結(jié)構(gòu)整體抗震性能和抵御強(qiáng)震的能力,在我國中高地震烈度區(qū)具有廣闊的應(yīng)用前景和發(fā)展空間。為此,對(duì)框架-密肋復(fù)合墻結(jié)構(gòu)新體系抗震性能與設(shè)計(jì)計(jì)算方

2、法開展研究有著十分重要的理論意義與工程應(yīng)用價(jià)值。
　　 本文在總結(jié)相關(guān)成果的基礎(chǔ)上,以框架-密肋復(fù)合墻結(jié)構(gòu)為主要研究對(duì)象,利用試驗(yàn)研究、數(shù)值模擬與理論分析相結(jié)合的方法,對(duì)外框密肋復(fù)合墻抗震性能與豎向承載力性能、承載力計(jì)算方法、框架-密肋復(fù)合墻結(jié)構(gòu)體系協(xié)同工作性能、設(shè)計(jì)方法及構(gòu)造措施等進(jìn)行了較為詳細(xì)的研究,為框架-密肋復(fù)合墻結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步研究及實(shí)際工程應(yīng)用提供基礎(chǔ)。本文完成的主要研究工作如下:
　　 (1)外框密肋復(fù)合墻抗震

3、性能及豎向承載力試驗(yàn)研究。進(jìn)行了外框密肋復(fù)合墻試件和空框格框架試件的低周反復(fù)荷載試驗(yàn),分析了外框密肋復(fù)合墻的破壞形態(tài)、承載能力、剛度、延性以及耗能等。試驗(yàn)研究表明,外框密肋復(fù)合墻具有良好的抗震性能,其抗剪承載力、彈塑性剛度均優(yōu)于同等條件下的空框格框架,墻體后期的延性、耗能和抗倒塌能力較好,能夠最大限度發(fā)揮墻體各組成部分的抗剪耗能作用。外框密肋復(fù)合墻試件和空框格框架試件的豎向極限承載力試驗(yàn)表明,外框密肋復(fù)合墻具有可靠的豎向承載能力,使得普

4、通框架結(jié)構(gòu)向中高層建筑方向發(fā)展成為可能。
　　 (2)外框密肋復(fù)合墻極限承載力計(jì)算方法研究。首先利用通用有限元程序?qū)ν饪蛎芾邚?fù)合墻試件進(jìn)行非線性有限元分析,有限元模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合較好；在試驗(yàn)研究和有限元分析的基礎(chǔ)上,分析了外框密肋復(fù)合墻的抗剪機(jī)理,依據(jù)極限平衡理論,采用理論與經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合的方法建立了外框密肋復(fù)合墻抗剪承載力計(jì)算公式,并利用試驗(yàn)數(shù)據(jù)和有限元模擬結(jié)果對(duì)公式的適用性進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　 對(duì)外框密肋復(fù)合墻正截面

5、壓彎承載力進(jìn)行了研究,針對(duì)密肋復(fù)合墻的特殊構(gòu)造形式提出合理的簡化模型,以平截面假定為依據(jù),建立了外框密肋復(fù)合墻正截面壓彎承載力實(shí)用計(jì)算公式；結(jié)合課題組前期對(duì)密肋復(fù)合墻軸壓承載力的研究成果,提出了外框密肋復(fù)合墻軸壓承載力的計(jì)算方法,并利用有限元程序?qū)τ?jì)算公式的適用性進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　 (3)框架-密肋復(fù)合墻結(jié)構(gòu)協(xié)同工作性能研究?；赥imoshenko梁理論,將框架-密肋復(fù)合墻結(jié)構(gòu)視為由剪切型懸臂框架和彎剪型懸臂梁組成的雙重抗側(cè)力

6、體系,分別考慮了外框密肋復(fù)合墻的彎曲變形和剪切型,采用連續(xù)化方法建立了框架-密肋復(fù)合墻結(jié)構(gòu)的基本位移微分方程,結(jié)合邊界條件得出了結(jié)構(gòu)體系彎曲變形、剪切變形及總水平位移的解析表達(dá)式,并給出了構(gòu)件內(nèi)力計(jì)算公式。
　　 在概念上將任意雙重結(jié)構(gòu)視為由同時(shí)考慮彎曲變形、剪切變形的兩種子結(jié)構(gòu)組成的密肋復(fù)合墻雙重抗側(cè)力結(jié)構(gòu)(廣義雙重抗側(cè)力結(jié)構(gòu)),從而將具有不同變形特征的雙重結(jié)構(gòu)進(jìn)行了統(tǒng)一；建立了密肋復(fù)合墻雙重抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系的統(tǒng)一位移微分方程,

7、推導(dǎo)出了兩個(gè)子結(jié)構(gòu)的彎曲變形、剪切變形及總位移的統(tǒng)一計(jì)算公式。對(duì)框架-密肋復(fù)合墻結(jié)構(gòu)、框架.剪力墻結(jié)構(gòu)、密肋復(fù)合墻雙重抗側(cè)力結(jié)構(gòu)三者之間位移計(jì)算公式的相容性關(guān)系進(jìn)行了探討。
　　 (4)框架-密肋復(fù)合墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算方法及構(gòu)造措施研究。以框支剪力墻-落地剪力墻共同工作體系為依據(jù),建立了框架-密肋復(fù)合墻結(jié)構(gòu)的頻率方程及自振周期計(jì)算公式,并給出了基本周期的近似計(jì)算方法；在結(jié)構(gòu)位移及周期計(jì)算的基礎(chǔ)上,考慮構(gòu)件剛度退化規(guī)律,提出彈塑性階段

8、框架-密肋復(fù)合墻結(jié)構(gòu)剪力分擔(dān)率及外框密肋復(fù)合墻剪力分配率的實(shí)用計(jì)算方法；根據(jù)外框密肋復(fù)合墻的試驗(yàn)結(jié)果并考慮建筑功能需求、規(guī)范的可執(zhí)行性等綜合因素,分析了彈性階段和彈塑性階段框架-密肋復(fù)合墻結(jié)構(gòu)層間位移角的控制目標(biāo)及限值問題。
　　 結(jié)合已建成使用的密肋結(jié)構(gòu)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),對(duì)框架-密肋復(fù)合墻結(jié)構(gòu)的材料性能、布置原則和適用高度做出了一般規(guī)定；探討了框架-密肋復(fù)合墻結(jié)構(gòu)的施工方法和抗震構(gòu)造措施,針對(duì)密肋復(fù)合墻中肋梁肋柱的截面形式和受力特點(diǎn),