考慮SSI和填充墻剛度效應(yīng)的RC框架結(jié)構(gòu)抗震性能研究
發(fā)布時(shí)間:2020-12-24 04:07
以滿足現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范要求的某一10層填充墻豎向布置不規(guī)則的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)為研究對象,運(yùn)用SAP2000模擬計(jì)算不同場地條件下該結(jié)構(gòu)在地震作用下的響應(yīng)規(guī)律.分別對在剛性地基假定上不考慮填充墻的剛度效應(yīng)、在土-結(jié)構(gòu)相互作用(SSI)基礎(chǔ)上不考慮填充墻的剛度效應(yīng)、在剛性地基假定上考慮填充墻的剛度效應(yīng)以及同時(shí)考慮SSI和填充墻的剛度效應(yīng)4種不同情況進(jìn)行動(dòng)力時(shí)程分析,對比研究該結(jié)構(gòu)的抗震性能.對比結(jié)果表明:1)在大震作用下,在SSI效應(yīng)的基礎(chǔ)上考慮填充墻的剛度效應(yīng)會(huì)使SSI效應(yīng)更加顯著,對RC框架結(jié)構(gòu)的層間位移角響應(yīng)存在不利影響,采用剛性地基假定、忽略填充墻的剛度效應(yīng)對結(jié)構(gòu)是偏于不安全的.2)對結(jié)構(gòu)進(jìn)行倒塌分析,在SSI效應(yīng)基礎(chǔ)上考慮填充墻的剛度效應(yīng)使結(jié)構(gòu)的塑性變形向樓層底層集中更加明顯,結(jié)構(gòu)倒塌的峰值明顯降低,且隨著場地土變軟,結(jié)構(gòu)的倒塌峰值越低.因此,建議設(shè)計(jì)人員在該類鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中增加底層柱的延性確保結(jié)構(gòu)在地震作用下的變形需求.
【文章來源】:湖南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2019年03期 北大核心
【文章頁數(shù)】:9 頁
【部分圖文】:
結(jié)構(gòu)立面圖與平面布置圖(單位:mm)[5]Fig.1Structuralelevationandplan(unit:mm)[5]0003900365050005000500050005000150005000
表2土彈簧剛度公式及深度修正系數(shù)表Tab.2Expressionsforspringstiffnessandtheirembedmentfactors墻,墻厚240mm,密度為19kN/m3,首層為不布置填充墻;樓面和可上人屋面活載均為2kN/m2.3900363003600360036003600360036003600360036005000500050001500050005000500050005000150005000圖1結(jié)構(gòu)立面圖與平面布置圖(單位:mm)[5]Fig.1Structuralelevationandplan(unit:mm)[5]表1框架梁、柱截面及配筋表Tab.1Thesectionofframebeamandcolumnandreinforcement構(gòu)件樓層截面尺寸/(mm×mm)配筋框架柱1700×7001625,10@1002~10600×6001225,10@100框架梁2~4250×7005254255~屋面250×700425325在有限元分析中,選擇中間一榀框架進(jìn)行分析,依據(jù)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》中規(guī)定考慮現(xiàn)澆樓板對于梁剛度的貢獻(xiàn),采用T形截面梁進(jìn)行分析,梁兩側(cè)的有效翼緣寬度各取6倍樓板厚度;混凝土采用mander的無約束混凝土本構(gòu)關(guān)系模型,強(qiáng)度等級C35彈性模量為31500N/m2,峰值應(yīng)變?yōu)?.002,強(qiáng)度等級C40彈性模量為32500N/m2,峰值應(yīng)變也為0.002;鋼筋采用Park的鋼筋本構(gòu)關(guān)系模型,縱筋采用HRB400,彈性模量為200000N/m2,屈服應(yīng)力為360N/mm2,考慮極限強(qiáng)度540N/mm2,箍筋采用HRB335,彈性模量為200000N/mm2,屈服應(yīng)力為300N/mm2,考慮極限強(qiáng)度450N/mm2;梁柱均使用集中塑性鉸模型,梁采用在距離梁端0.1倍梁長處布置考慮彎矩的M3鉸;柱采用在距離柱頭和柱腳0.1倍柱長處布置軸力與彎矩相互作用的P-M2-M3耦合鉸
00N/mm2,屈服應(yīng)力為300N/mm2,考慮極限強(qiáng)度450N/mm2;梁柱均使用集中塑性鉸模型,梁采用在距離梁端0.1倍梁長處布置考慮彎矩的M3鉸;柱采用在距離柱頭和柱腳0.1倍柱長處布置軸力與彎矩相互作用的P-M2-M3耦合鉸,其具體鉸模型參數(shù)詳見文獻(xiàn)[16].1.2SSI效應(yīng)的實(shí)現(xiàn)本文模型采用柱下獨(dú)立基礎(chǔ),基礎(chǔ)尺寸4m×4m,厚度為1m,基礎(chǔ)埋深為1.8m,并依據(jù)ATC40和FEMA440中的簡化方法,采用土彈簧模型來模擬土對結(jié)構(gòu)的作用[5].土彈簧簡化模型選用ATC40中的簡化模型如圖2所示;土彈簧簡化模型的部分剛度計(jì)算公式,如表2所示;不同場地的土體的具體參數(shù)如表3所示.K5000θ*eθ5000Kx*exKz*ez圖2土彈簧模型(單位:mm)Fig.2Soilspringmodel(unit:mm)注:G為土體有效剪切模量;ν為土體泊松比;L為基礎(chǔ)長度;B為基礎(chǔ)寬度;D為基礎(chǔ)埋深;d為基礎(chǔ)深度;Ix、Iy分別為繞相關(guān)軸的截面慣性矩.豎向剛度Kz水平y(tǒng)向剛度Ky水平x向剛度Kx轉(zhuǎn)動(dòng)剛度Kθx轉(zhuǎn)動(dòng)剛度Kθy剛度系數(shù)GL1-ν0.73+1.54BL!"0.75#$GL2-ν2+2.5BL!"0.85%&GL2-ν2+2.5BL!"0.85%&-GL0.75-ν0.11-BL!"%&G1-νIx0.75LB!"0.252.4+0.5BL%&G1-νIy0.75LB!"0.753BL!"0.15%&深度系數(shù)e1+0.095DB1+1.3BL%!"&1+0.2(2L+2B)LB!"d0.67%&1+0.152DB!"0.5%&1+0.52(D-d/2)×16×(L+B)dBL2!"0.4%&1+0.152DL!"0.5%&1+0.52
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]實(shí)測高層建筑抗震分析中填充墻剛度的影響[J]. 仇一顆,周祎,周云,易偉建. 湖南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2018(03)
[2]考慮土-結(jié)構(gòu)相互作用與重力二階效應(yīng)影響的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)分析[J]. 王海東,盛旺成. 地震工程與工程振動(dòng). 2016(03)
[3]土結(jié)相互作用對框架結(jié)構(gòu)倒塌的影響研究[J]. 岳慶霞,葉列平,陸新征. 工程力學(xué). 2014(03)
[4]帶節(jié)能砌體填充墻的RC框架抗震試驗(yàn)研究[J]. 黃靚,易宏偉,王輝,蔣文龍. 湖南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2014(01)
[5]多遇地震下填充墻側(cè)向剛度對RC框架結(jié)構(gòu)抗震性能的影響[J]. 閻紅霞,楊慶山. 土木工程學(xué)報(bào). 2012(S1)
[6]汶川8.0級地震中各類建筑結(jié)構(gòu)地震易損性統(tǒng)計(jì)分析[J]. 孫柏濤,張桂欣. 土木工程學(xué)報(bào). 2012(05)
[7]填充墻對框架結(jié)構(gòu)抗震性能影響分析[J]. 黃華,葉艷霞. 土木工程學(xué)報(bào). 2010(S1)
[8]填充墻對框架結(jié)構(gòu)抗震性能的影響[J]. 李英民,韓軍,田啟祥,陳偉賢,趙盛位. 地震工程與工程振動(dòng). 2009(03)
[9]大底盤雙塔樓高層建筑的隨機(jī)振動(dòng)測試及模型修正研究[J]. 易偉建,周云,覃廖輝. 土木工程學(xué)報(bào). 2009(02)
[10]對框架填充墻結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的思考[J]. 黃靚,施楚賢,呂偉榮. 建筑結(jié)構(gòu). 2005(08)
本文編號:2934948
【文章來源】:湖南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2019年03期 北大核心
【文章頁數(shù)】:9 頁
【部分圖文】:
結(jié)構(gòu)立面圖與平面布置圖(單位:mm)[5]Fig.1Structuralelevationandplan(unit:mm)[5]0003900365050005000500050005000150005000
表2土彈簧剛度公式及深度修正系數(shù)表Tab.2Expressionsforspringstiffnessandtheirembedmentfactors墻,墻厚240mm,密度為19kN/m3,首層為不布置填充墻;樓面和可上人屋面活載均為2kN/m2.3900363003600360036003600360036003600360036005000500050001500050005000500050005000150005000圖1結(jié)構(gòu)立面圖與平面布置圖(單位:mm)[5]Fig.1Structuralelevationandplan(unit:mm)[5]表1框架梁、柱截面及配筋表Tab.1Thesectionofframebeamandcolumnandreinforcement構(gòu)件樓層截面尺寸/(mm×mm)配筋框架柱1700×7001625,10@1002~10600×6001225,10@100框架梁2~4250×7005254255~屋面250×700425325在有限元分析中,選擇中間一榀框架進(jìn)行分析,依據(jù)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》中規(guī)定考慮現(xiàn)澆樓板對于梁剛度的貢獻(xiàn),采用T形截面梁進(jìn)行分析,梁兩側(cè)的有效翼緣寬度各取6倍樓板厚度;混凝土采用mander的無約束混凝土本構(gòu)關(guān)系模型,強(qiáng)度等級C35彈性模量為31500N/m2,峰值應(yīng)變?yōu)?.002,強(qiáng)度等級C40彈性模量為32500N/m2,峰值應(yīng)變也為0.002;鋼筋采用Park的鋼筋本構(gòu)關(guān)系模型,縱筋采用HRB400,彈性模量為200000N/m2,屈服應(yīng)力為360N/mm2,考慮極限強(qiáng)度540N/mm2,箍筋采用HRB335,彈性模量為200000N/mm2,屈服應(yīng)力為300N/mm2,考慮極限強(qiáng)度450N/mm2;梁柱均使用集中塑性鉸模型,梁采用在距離梁端0.1倍梁長處布置考慮彎矩的M3鉸;柱采用在距離柱頭和柱腳0.1倍柱長處布置軸力與彎矩相互作用的P-M2-M3耦合鉸
00N/mm2,屈服應(yīng)力為300N/mm2,考慮極限強(qiáng)度450N/mm2;梁柱均使用集中塑性鉸模型,梁采用在距離梁端0.1倍梁長處布置考慮彎矩的M3鉸;柱采用在距離柱頭和柱腳0.1倍柱長處布置軸力與彎矩相互作用的P-M2-M3耦合鉸,其具體鉸模型參數(shù)詳見文獻(xiàn)[16].1.2SSI效應(yīng)的實(shí)現(xiàn)本文模型采用柱下獨(dú)立基礎(chǔ),基礎(chǔ)尺寸4m×4m,厚度為1m,基礎(chǔ)埋深為1.8m,并依據(jù)ATC40和FEMA440中的簡化方法,采用土彈簧模型來模擬土對結(jié)構(gòu)的作用[5].土彈簧簡化模型選用ATC40中的簡化模型如圖2所示;土彈簧簡化模型的部分剛度計(jì)算公式,如表2所示;不同場地的土體的具體參數(shù)如表3所示.K5000θ*eθ5000Kx*exKz*ez圖2土彈簧模型(單位:mm)Fig.2Soilspringmodel(unit:mm)注:G為土體有效剪切模量;ν為土體泊松比;L為基礎(chǔ)長度;B為基礎(chǔ)寬度;D為基礎(chǔ)埋深;d為基礎(chǔ)深度;Ix、Iy分別為繞相關(guān)軸的截面慣性矩.豎向剛度Kz水平y(tǒng)向剛度Ky水平x向剛度Kx轉(zhuǎn)動(dòng)剛度Kθx轉(zhuǎn)動(dòng)剛度Kθy剛度系數(shù)GL1-ν0.73+1.54BL!"0.75#$GL2-ν2+2.5BL!"0.85%&GL2-ν2+2.5BL!"0.85%&-GL0.75-ν0.11-BL!"%&G1-νIx0.75LB!"0.252.4+0.5BL%&G1-νIy0.75LB!"0.753BL!"0.15%&深度系數(shù)e1+0.095DB1+1.3BL%!"&1+0.2(2L+2B)LB!"d0.67%&1+0.152DB!"0.5%&1+0.52(D-d/2)×16×(L+B)dBL2!"0.4%&1+0.152DL!"0.5%&1+0.52
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
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[2]考慮土-結(jié)構(gòu)相互作用與重力二階效應(yīng)影響的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)分析[J]. 王海東,盛旺成. 地震工程與工程振動(dòng). 2016(03)
[3]土結(jié)相互作用對框架結(jié)構(gòu)倒塌的影響研究[J]. 岳慶霞,葉列平,陸新征. 工程力學(xué). 2014(03)
[4]帶節(jié)能砌體填充墻的RC框架抗震試驗(yàn)研究[J]. 黃靚,易宏偉,王輝,蔣文龍. 湖南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2014(01)
[5]多遇地震下填充墻側(cè)向剛度對RC框架結(jié)構(gòu)抗震性能的影響[J]. 閻紅霞,楊慶山. 土木工程學(xué)報(bào). 2012(S1)
[6]汶川8.0級地震中各類建筑結(jié)構(gòu)地震易損性統(tǒng)計(jì)分析[J]. 孫柏濤,張桂欣. 土木工程學(xué)報(bào). 2012(05)
[7]填充墻對框架結(jié)構(gòu)抗震性能影響分析[J]. 黃華,葉艷霞. 土木工程學(xué)報(bào). 2010(S1)
[8]填充墻對框架結(jié)構(gòu)抗震性能的影響[J]. 李英民,韓軍,田啟祥,陳偉賢,趙盛位. 地震工程與工程振動(dòng). 2009(03)
[9]大底盤雙塔樓高層建筑的隨機(jī)振動(dòng)測試及模型修正研究[J]. 易偉建,周云,覃廖輝. 土木工程學(xué)報(bào). 2009(02)
[10]對框架填充墻結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的思考[J]. 黃靚,施楚賢,呂偉榮. 建筑結(jié)構(gòu). 2005(08)
本文編號:2934948
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