鋼-混凝土組合空腹板架自振特性和地震響應(yīng)理論研究.pdf

1、鋼-混凝土組合空腹板架結(jié)構(gòu)是一種較新型的組合結(jié)構(gòu)形式，迄今，對(duì)其的研究主要在靜力及線彈性范疇。誠(chéng)然，靜力問(wèn)題研究是結(jié)構(gòu)分析的主要方面，但有時(shí)動(dòng)力作用卻是引起的結(jié)構(gòu)破壞的重要原因。因此，研究該結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性和動(dòng)力響應(yīng)是十分必要的。
　　本文結(jié)合現(xiàn)行規(guī)范要求，采用理論分析和數(shù)值模擬研究方法，詳細(xì)研究了鋼-混凝土組合空腹板架結(jié)構(gòu)的自振特性和地震響應(yīng)。主要取得了以下研究成果：
　　1、基于擬夾層板的連續(xù)化分析，系統(tǒng)推導(dǎo)了組合空腹板架

2、結(jié)構(gòu)的自由振動(dòng)微分方程，并設(shè)定位移函數(shù)，推導(dǎo)出求解四邊簡(jiǎn)支的矩形結(jié)構(gòu)自振頻率的代數(shù)方程。通過(guò)增加對(duì)比算法（能量法、有限元法）計(jì)算結(jié)構(gòu)自振頻率，參照工程原位試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比分析，驗(yàn)證得出連續(xù)化、能量法因采用表征豎向位移的近似函數(shù)以及有限元模型精度不足，致使總體精度較低，工程應(yīng)用時(shí)，可采用精度相對(duì)較高的有限元法計(jì)算結(jié)構(gòu)自振頻率；
　　2、基于正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型，對(duì)結(jié)構(gòu)自振特性的影響因素深入研究，采用有限元法計(jì)算各試驗(yàn)的自振頻率，通過(guò)數(shù)

3、理統(tǒng)計(jì)分析，獲得影響結(jié)構(gòu)自振特性的主要因素依次是跨度、剪力鍵高度和網(wǎng)格尺寸。
　　3、考慮構(gòu)件截面設(shè)計(jì)采用最不利荷載組合的思想，采用振型分解反應(yīng)譜法詳細(xì)分析結(jié)構(gòu)豎向地震作用下的荷載組合效應(yīng)，并與相應(yīng)荷載基本組合效應(yīng)比較，驗(yàn)證得出當(dāng)活荷載較大（≥4kN/㎡）時(shí)，結(jié)構(gòu)豎向地震作用下的荷載組合效應(yīng)對(duì)截面設(shè)計(jì)不起起控制作用，截面設(shè)計(jì)時(shí)，可僅考慮結(jié)構(gòu)荷載基本組合的效應(yīng)。
　　4、采用振型分解反應(yīng)譜法分析豎向地震作用下結(jié)構(gòu)組成構(gòu)件（鋼肋

4、、剪力鍵、混凝土板）的受力特征以及分布，可定性判定剪力鍵為受剪構(gòu)件、鋼肋為拉彎或壓彎構(gòu)件、混凝土板為受彎構(gòu)件，為結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)及構(gòu)造提供依據(jù)
　　5、結(jié)合規(guī)范對(duì)大跨度結(jié)構(gòu)的豎向地震作用計(jì)算要求，與采用振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算的豎向地震作用標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行詳細(xì)比較，認(rèn)為對(duì)重要的組合空腹板架結(jié)構(gòu)，尚應(yīng)補(bǔ)充振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算，較為安全。
　　根據(jù)結(jié)構(gòu)自振特性和地震響應(yīng)研究成果，從概念設(shè)計(jì)、計(jì)算設(shè)計(jì)和節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)三個(gè)層次系統(tǒng)歸納了鋼-混凝土組合