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)化政策的推動下，近年來我國鋼結(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。目前國內(nèi)外已有不少試驗研究和震害調(diào)查，均表明混凝土樓板的組合作用及砌體填充墻的存在，會對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行鋼框架體系整體分析，研究混凝土樓板和砌體填充墻對鋼框架地震反應(yīng)的影響，進一步對鋼框架抗震設(shè)計提出合理建議。為建立框架組合梁分析模型，本文首先進行了鋼—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單元彈性剛度方程。算例分析表明，樓板組合作用對鋼框架結(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，本文對鋼—混凝土組合梁截面的滯回性能進行了研究。通過大量數(shù)值計算，分析了各種因素對截面滯回性能的影響，進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，基于集中塑性鉸理論，建立了框架組合梁單元分段變剛度Clough模型彈塑性單元剛度方程。目前，我國關(guān)于填充墻鋼框架靜力和動力性能的研究還較少，而我國現(xiàn)行建筑抗震設(shè)計規(guī)范中，對鋼框架填充墻

4、的規(guī)定也還很不完善?；谶@種現(xiàn)狀，本文首先根據(jù)國內(nèi)外現(xiàn)有的填充墻鋼框架研究文獻，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、動力及滯回性能特點、結(jié)構(gòu)強度和剛度分析方法等。進而，針對目前我國建筑市場上大量采用的蒸壓輕質(zhì)加氣混凝土(ALC)砌塊，結(jié)合文獻的試驗研究成果，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，通過理論分析與試驗結(jié)果對比，驗證了本文模型的合理性和有效性。進行了帶墻鋼框架試驗

5、模型的模擬地震振動臺試驗研究。根據(jù)試驗現(xiàn)象及試驗結(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，對鋼框架動力特性和地震反應(yīng)的影響更為顯著。進—步又針對ALC砌體填充墻鋼框架進行了振動臺試驗，利用本文提出的框架組合梁和鋼框架填充墻分析模型，對試驗?zāi)Ｐ偷牡卣鸱磻?yīng)進行了模擬，取得了令人滿意的效果。最后，通過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度剛度貢獻，對鋼框架結(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鋼框架的地震反應(yīng)造成不利影響。因此，通過變化鋼框架和填充墻的層剛度比，同時考慮填充墻的不同布置，研究了填充墻對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鋼框架地震反應(yīng)的影響研究，提出了鋼框架抗震設(shè)計的合理建議。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鋼框架抗震性能的影響，今后還需進行大量的試驗和理