發(fā)布時間：2018-11-28 07:09

【摘要】：鋼交錯桁架結構體系的構件截面較小,填充墻對結構抗震性能的影響較大,有關的研究文獻還未見發(fā)表。本文通過理論研究和數值分析探討了填充墻對鋼交錯桁架結構抗震性能的影響,建立了用等效斜壓桿代替填充墻的簡化分析模型,給出了周期折減系數。研究了帶填充墻鋼交錯桁架的抗震性能和屈服機制,指出了結構的薄弱桿件和薄弱層,提出了改善結構縱向屈服機制的抗震措施和有關填充墻及RC樓板的抗震構造設計建議,為我國正在編制完善的鋼交錯桁架結構體系設計規(guī)范提供技術參考。主要研究內容如下： (1)基于帶填充墻鋼框架結構的實驗研究,驗證了仿真分析方法的可靠性。根據在水平外力作用下填充墻的應力分布規(guī)律,借鑒有關研究文獻,建立了將填充墻簡化為RC等效斜壓桿的簡化分析模型�？紤]材料非線性、幾何非線性和接觸非線性,模擬填充墻與主體結構之間的鋼筋連接及面面接觸關系,對帶填充墻鋼交錯桁架結構進行了數值模擬分析,驗證了采用等效斜壓桿模型進行結構非線性分析的可行性。 (2)提出了計取填充墻的剛度影響,帶填充墻鋼交錯桁架結構周期折減系數的取值范圍。通過對多個結構模型進行模態(tài)分析,研究了填充墻對鋼交錯桁架結構的自振周期及振型的影響。檢驗了等效斜壓桿模型用于帶填充墻鋼交錯桁架結構,進行模態(tài)分析的適用性。 (3)研究了帶填充墻鋼交錯桁架結構在多遇地震作用下的抗震性能,提出了對結構底層進行抗震加強設計的建議。建立了多個帶填充墻鋼交錯桁架結構的有限元模型,通過對鋼交錯桁架結構進行振型分解反應譜法和動力時程分析,比較了將填充墻用有限單元法分析、用等效斜壓桿模型和不計填充墻的剛度進行分析的結構樓層頂點位移、層間位移角及基底剪力等分析結果,對鋼交錯桁架結構受填充墻影響的抗震性能進行了評價。 (4)研究了帶填充墻鋼交錯桁架結構體系的抗震能力及屈服機制,提出了改善結構縱向屈服機制的措施。通過對結構進行能力譜分析,研究了與性能點相對應的結構頂點位移同抗震目標位移的關系,對結構橫向及縱向的抗震能力進行了評估。通過對結構桿件的相對剛度設計是否合理、結構的整體安全性及結構整體塑性變形能力的研究,根據帶填充墻鋼交錯桁架結構的塑性鉸出鉸順序、鉸的狀態(tài)、塑性鉸的分布規(guī)律及屈服機制,指出結構的薄弱構件及薄弱層。提出了在結構的縱向布置柱間支撐、增加底層鋼柱的剛度及強度,有效改善結構屈服機制的建議。 (5)分析了填充墻對結構抗震性能的有利作用,結合工程設計及施工實踐中的通常做法和結構使用過程中存在的墻體出平面穩(wěn)定及裝修維護等問題,對于帶填充墻鋼交錯桁架結構提出了填充墻與主體結構連接的抗震構造設計要求。針對RC樓板是鋼交錯桁架結構縱向連接的重要構件,分析了填充墻對RC樓板在結構受力過程中的影響,提出了在結構設計中加強RC樓板局部配筋的抗震設計要求。
[Abstract]:The cross-section of the structural system of the steel staggered frame structure is small, the effect of the filling wall on the seismic performance of the structure is large, and the relevant research documents have not yet been published. In this paper, the influence of filling wall on the anti-seismic performance of steel staggered frame structure is discussed through theoretical research and numerical analysis, and a simplified analytical model of the filling wall is established by using the equivalent oblique pressure rod, and the periodic reduction coefficient is given. In this paper, the anti-seismic performance and the yield mechanism of the staggered steel frame with filled wall are studied, and the weak rod and weak layer of the structure are pointed out. The anti-seismic measures for improving the longitudinal yield mechanism of the structure and the design suggestions on the seismic structure of the filling wall and the RC floor are put forward. In order to provide the technical reference for the design of the structure system of the steel staggered frame structure in China. The main contents of the study are as follows: (1) Based on the experimental study of the steel frame structure with filled wall, the reliability of the simulation analysis method is verified. Based on the law of the stress distribution of the filling wall under the influence of the horizontal external force, the simplified analytical model for simplifying the filling wall into the RC equivalent oblique pressure rod is established based on the research literature. In this paper, considering the non-linear, geometric non-linear and contact non-linearity of the material, the relationship between the reinforcement and the surface contact between the filling wall and the main structure is simulated, and the numerical simulation of the staggered frame structure with the filling wall is carried out. In this paper, it is proved that the structure non-linear analysis is feasible by using the equivalent oblique compression rod model. (2) The influence of the stiffness of the filling wall is put forward, and the coefficient of the structural period of the steel interlaced frame with the filling wall is taken as the reduction factor. The self-vibration period and the vibration mode of the filling wall to the steel staggered frame structure are studied by modal analysis of a plurality of structural models. The effect of the equivalent oblique compression bar model on the structure of the staggered frame with filled wall steel is tested and the modal analysis is carried out. applicability. (3) The anti-seismic performance of the staggered frame structure with filled wall steel under the action of multiple earthquake is studied, and the seismic strengthening of the bottom of the structure is put forward. In this paper, the finite element model of the structure of a plurality of staggered steel frames with filled wall is established, and the finite element model of the structure of the steel staggered frame is established. The finite element model of the structure of the steel interlaced frame is analyzed, and the finite element model for filling the wall is compared. By means of the analysis of the structural floor, the displacement of the floor, the displacement angle between the layers and the shear of the base, the anti-seismic performance of the structure of the steel staggered frame is affected by the filling wall. The anti-seismic ability and the yield mechanism of the structural system of the staggered frame with filled wall are studied, and the improvement of the structure's longitudinal direction is put forward. In this paper, the relationship between the displacement of the vertex of the structure and the displacement of the anti-seismic target is studied by the power spectrum analysis of the structure, and the seismic resistance to the transverse and longitudinal direction of the structure is studied. The ability of the structural members is evaluated. The design of the relative stiffness of the structural members is reasonable, the overall safety of the structure and the overall plastic deformation ability of the structure are studied, and the distribution of the hinge sequence, the state of the hinge and the plastic hinge is determined according to the plastic hinge of the steel staggered frame structure with the filling wall. The rule and yield mechanism, pointing out the thinness of the structure The support between the columns of the structure is proposed, the rigidity and strength of the bottom steel column are increased, and the structure is effectively improved. (5) The beneficial effect of the filling wall on the seismic performance of the structure is analyzed, and the existing wall-out plane stability in the process of engineering design and construction is combined with the common practice in engineering design and construction practice. The structure of the filling wall and the main body is put forward for the staggered frame structure with the filling wall steel, etc. The design requirement of the seismic structure of RC floor is an important component of the longitudinal connection of the steel staggered frame structure. The influence of the filling wall on the structural stress of the RC floor is analyzed, and the part of the RC floor is reinforced in the structural design.
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TU352.11

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本文編號：2362169