【摘要】：核心筒作為框架-核心筒結(jié)構(gòu)主要的抗側(cè)力構(gòu)件和第一條抗震防線,其性能直接反映了結(jié)構(gòu)整體的抗震性能,因此,充分研究核心筒的抗震性能對掌握結(jié)構(gòu)的抗震能力是很有意義的。然而,目前對筒體的研究主要集中在方形平面形式,其他平面形式的研究暫空白�！癦”字形平面建筑具有南北通透、采光好等優(yōu)點,在南方頗受市場歡迎。為滿足建筑消防要求,其核心筒平面也為Z形,因此,深入研究Z形核心筒的抗震性能,對Z形平面建筑的推廣使用和結(jié)構(gòu)設(shè)計有著意義。因此,以深圳某Z形平面建筑的工程為例,采用靜力彈塑性分析法、增量動力分析法(Incremental Dynamic Analysis,IDA)和地震易損性分析方法等方法對Z形核心筒進(jìn)行了相關(guān)研究:(1)為研究不同凸出比例的Z形核心筒在不同荷載角度下的抗震性能情況,設(shè)計了5個凸出比例的Z形核心筒,采用PEROFRM-3D結(jié)構(gòu)分析軟件沿12個荷載角度分別對其進(jìn)行靜力彈塑性分析,從而確定了各筒體的強軸、弱軸和不利荷載范圍。結(jié)果表明:(1)Z形核心筒的弱軸與凸出比例無關(guān),均在0°方向;(2)Z形核心筒的強軸則與凸出比例有關(guān),凸出比例在區(qū)間(0,1/9]和(1/4,1/3]的Z形核心筒的強軸在60°方向,凸出比例在區(qū)間(1/9,1/4]的Z形核心筒的強軸在105°方向;(3)各凸出比例的Z形核心筒均在一定的荷載角度區(qū)間內(nèi)性能較差,該區(qū)間與筒體的凸出比例相關(guān),各不相同。(2)旨在探究X向和Y向連梁跨高比對Z形核心筒性能的影響規(guī)律,分別對連梁跨高比不同的Z形核心筒施加0°和90°方向的水平荷載,對比了其性能差異,并給出了連梁跨高比的設(shè)計建議值。結(jié)果表明:(1)與荷載角度平行方向上的連梁跨高比對筒體性能有較大影響,隨著跨高比的減小,筒體極限承載力明顯提升,但延性下降;(2)與荷載角度垂直方向上的連梁跨高比對筒體性能沒有影響,但會出現(xiàn)垂直連梁長度方向的橫向剪切力;(3)建議Z形核心筒在結(jié)構(gòu)設(shè)計時,Y向連梁跨高比取1.3~2.0,凸出比例在區(qū)間(1/4,1/3]、(1/5,1/4]、(1/6,1/5]、(0,1/6]的Z形核心筒的X向連梁跨高比分別建議取1.0~2.0、1.3~1.5、1.5~2.0和2.0。(3)為研究Z形核心筒的動力性能并對靜力性能進(jìn)行驗證,采用ATC-63推薦的22條地震動記錄分別對各筒體進(jìn)行了增量動力分析和易損性分析,以地震動最大峰值加速度(Peak Ground Acceleration,PGA)作為IM參數(shù),以最大層間位移角(θ)為DM參數(shù),進(jìn)行多次調(diào)幅,分別得到其IDA曲線簇、IDA分位曲線和易損性曲線。結(jié)果表明:(1)以θ-PGA為DM-IM參數(shù)得到的IDA曲線簇的離散性較小;(2)凸出比例在(0,1/4]之間的Z形核心筒剛度退化程度相近,8度(0.3g)大震作用下的倒塌失效概率均小于20%;(3)凸出比例在區(qū)間(1/4,1/3]的Z形核心筒在地震動作用下剛度退化最快,8度(0.3g)大震作用下的倒塌失效概率高達(dá)92%。(4)通過靜力與動力分析方法對Z形核心筒進(jìn)行研究得到的性能情況大致相同,即:(1)凸出比例在區(qū)間(1/4,1/3]的Z形核心筒扭轉(zhuǎn)效應(yīng)較大,底部連梁易出現(xiàn)破壞,倒塌概率較高;(2)凸出比例在區(qū)間(1/9,1/4]的Z形核心筒延性較差,筒體剛度退化較快,但倒塌概率相對較低;(3)凸出比例在區(qū)間(0,1/9]的Z形核心筒的極限承載力和延性較好,倒塌概率最低。采用功能自恢復(fù)連梁阻尼器對Z形核心筒進(jìn)行減震優(yōu)化,利用ETABS軟件對減震結(jié)構(gòu)進(jìn)行多遇地震作用下的時程分析,結(jié)果表明,功能自恢復(fù)連梁阻尼器能夠有效的減小結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)和增強結(jié)構(gòu)的延性。(5)通過研究,得到了Z形核心筒的設(shè)計建議:(1)凸出比例在區(qū)間(0,1/9]的Z形核心筒建議優(yōu)先采用,且按常規(guī)結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行即可;(2)凸出比例在區(qū)間(1/9,1/4]的Z形核心筒在使用時宜采用較小的連梁跨高比;(3)凸出比例在區(qū)間(1/4,1/3]的Z形核心筒應(yīng)采用消能減震裝置(如功能自恢復(fù)連梁阻尼器等)來提高核心筒的抗震性能,降低筒體倒塌失效的概率。
【學(xué)位授予單位】：廣州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TU352.11
【圖文】：

Z 形平面筒體抗震性能及減震優(yōu)化研究（3）Z 形核心筒的疏散單元是分別布置在上下兩部分，其災(zāi)后疏散是分開的，在疏散的便利性和安全性方面也存在其自身的優(yōu)勢。

圖 1-2 Z 形核心筒收進(jìn)前后對比圖文研究目的、內(nèi)容與意義的研究目的在于以該工程的 Z 形核心筒為基礎(chǔ)，研究該平面不規(guī)則筒體的過基于性能設(shè)計的三維結(jié)構(gòu)非線性分析軟件與理論分析相結(jié)合的方法，對的核心筒在地震作用下的各項抗震性能做出評估，探究其與傳統(tǒng)方形平面之間的性能優(yōu)劣，明確 Z 形核心筒的各個參數(shù)對其抗震性能的影響規(guī)律和究功能自恢復(fù)型連梁阻尼器對 Z 形核心筒的減震效果并給出減震優(yōu)化設(shè)計究內(nèi)容如下：Z 形核心筒在地震作用下的抗震性能研究

并給出 PERFORM-3D 中對其作出的簡化和定義方法。計算模型行非線性分析的單元主要有微觀和宏觀模型。微觀模型利用，其特點是原理簡明易懂，但運算量較大，且不一定收斂；線性彈簧對剪力墻進(jìn)行模擬，具有運算量較小，易于與校對分析時使用較為合適。[32]。模型中的實體單元，其單元劃分較多和方程式復(fù)雜，因此不殼體單元的計算效率和收斂性則相對良好，陸新征等[33,34]在的基礎(chǔ)上研發(fā)了分層殼單元，相當(dāng)于一個分了幾層的厚單元互獨立，如圖 2-1。該單元考慮了面內(nèi)、面外的彎曲和面外體的空間特性。

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本文編號：2784428