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《淺論帶轉(zhuǎn)換層型鋼混凝土框架—核心筒混合結(jié)構(gòu)試驗(yàn)與設(shè)計(jì)研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、中國(guó)建筑科學(xué)研究院博士學(xué)位論文帶轉(zhuǎn)換層型鋼混凝土框架—核心筒混合結(jié)構(gòu)試驗(yàn)與設(shè)計(jì)研究姓名：薛彥濤申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：博士專業(yè)：結(jié)構(gòu)工程指導(dǎo)教師：徐培福20070401摘要混合結(jié)構(gòu)是我國(guó)高層建筑中首選結(jié)構(gòu)體系之一，2004年底中國(guó)已建成的150m及以上的高層建筑中，混合結(jié)構(gòu)占22．3％，200m以上的高層建筑混合結(jié)構(gòu)占43．8％，300m以上的高層建筑中混合結(jié)構(gòu)占66．7％，預(yù)計(jì)混合結(jié)構(gòu)將成為今后高層及超高層結(jié)構(gòu)的首選結(jié)構(gòu)體系．我國(guó)設(shè)計(jì)規(guī)范中有關(guān)混合結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法和抗震措施主要根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果、震害及工程經(jīng)驗(yàn)制定，由于混合結(jié)構(gòu)的震害案例較少，試驗(yàn)研究尤其
2、重要。國(guó)內(nèi)外混合結(jié)構(gòu)研究包括構(gòu)件和節(jié)點(diǎn)的擬靜力試驗(yàn)及振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)。國(guó)內(nèi)結(jié)合實(shí)際工程進(jìn)行了一些整體結(jié)構(gòu)小比例模型振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)和擬靜力試驗(yàn)，由于試驗(yàn)?zāi)Ｐ捅壤^小和加載的局限．試驗(yàn)結(jié)果不能全面反映混合結(jié)構(gòu)的抗震性能，還存在地震作用下的破壞模式，結(jié)構(gòu)樓層剪力分配、按標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的混合結(jié)構(gòu)的性能、混合結(jié)構(gòu)中的轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)、薄弱層彈塑性位移角限值等問(wèn)題。為此，本文以框架．核心筒混合結(jié)構(gòu)為對(duì)象，進(jìn)行較大比例模型的擬靜力試驗(yàn)研究。本文對(duì)框架．核心簡(jiǎn)混合結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了綜述。針對(duì)框架．核心筒混合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，‘高規(guī)》進(jìn)行了較為詳細(xì)的規(guī)定，制定了混合結(jié)構(gòu)規(guī)則性，適用高度
3、、高寬比、抗震等級(jí)等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的整體要求，明確了框架一核心筒結(jié)構(gòu)混合結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì)方法。混合結(jié)構(gòu)計(jì)算采用桿系有限單元法，規(guī)程對(duì)計(jì)算中的一些計(jì)算參數(shù)的取值方法進(jìn)行了詳細(xì)的規(guī)定。按規(guī)范設(shè)計(jì)要求，本文進(jìn)行了一個(gè)30層的框架一核心筒混合結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)?？蚣懿捎眯弯摶炷林弯摿?，核心筒采用內(nèi)置型鋼的混凝土剪力墻，要求達(dá)到地震設(shè)防烈度8度要求．以上述30層框架一核心筒混合結(jié)構(gòu)為原型結(jié)構(gòu)。進(jìn)行一個(gè)I：10的框架一核心筒混合結(jié)構(gòu)模型擬靜力試驗(yàn)。模型材料與原型結(jié)構(gòu)基本相同，采用豆石混凝土模擬原型結(jié)構(gòu)混凝土．強(qiáng)度與彈性模量基本保持一致：原型結(jié)構(gòu)型鋼在模型中用等強(qiáng)度
4、的Q235薄鋼板焊接制成；原結(jié)構(gòu)鋼筋用等強(qiáng)度鋼絲替代．為使模型與原型結(jié)構(gòu)達(dá)到等應(yīng)變和等應(yīng)力狀態(tài)，按相似關(guān)系在模型中均勻施加157噸鐵塊，應(yīng)力及應(yīng)變相似關(guān)系達(dá)到1．0。側(cè)向水平加載取小震下結(jié)構(gòu)層問(wèn)剪力的分布形態(tài)。‘試驗(yàn)表明：框架一核心筒混合結(jié)構(gòu)最終破壞模式為傾覆破壞，混凝土核心筒根部拉開(kāi)，框架柱拉斷。結(jié)構(gòu)在側(cè)向加載過(guò)程中出現(xiàn)裂縫的種類十分豐富。平行加載方向的混凝土核心筒墻肢出現(xiàn)剪彎斜裂縫，并逐漸延伸至受壓墻肢，垂直加載方向的墻肢出現(xiàn)受拉水平裂縫；筒體剪力墻連粱出現(xiàn)彎曲裂縫及剪切斜裂縫；型鋼混凝土轉(zhuǎn)換梁支座和梁跨中出現(xiàn)彎曲裂縫，支座處有少量斜裂
5、縫出現(xiàn)。下部樓層框架柱柱身出現(xiàn)數(shù)道受拉水平裂縫，上部樓層框架柱則出現(xiàn)柱端彎曲裂縫；平行加載方向的框架節(jié)點(diǎn)處出現(xiàn)交叉斜裂縫?？蚣芤缓诵耐不旌辖Y(jié)構(gòu)模型表現(xiàn)出良好的抗震承載力。試驗(yàn)中，小震和中震下模型結(jié)構(gòu)基本處于彈性狀態(tài)，試驗(yàn)最人基底剪力大于罕遇地震下結(jié)構(gòu)彈性基底剪力。框架．核心筒混合結(jié)構(gòu)滯回曲線呈反。S”狀，并不飽滿，表明結(jié)構(gòu)滯回耗能能力并不強(qiáng)．實(shí)則模型阻尼比初始值為3．16％，破壞時(shí)為20．81％。試驗(yàn)得到的最大項(xiàng)點(diǎn)位移角為1／50；層問(wèn)位移角最大1／48，發(fā)生在15．20層，雖然位移角較大．但這些層的結(jié)構(gòu)僅出現(xiàn)輕微裂縫：底部l、2層的破壞嚴(yán)
6、重，裂縫較多且寬．1層最大位移角為I／95，2層最大位移角為1／60。結(jié)構(gòu)底部各層的破壞用層間彈塑性位移角限值較合理，而結(jié)構(gòu)上部樓層用層間彈塑性位移角限值作為樓層破壞的標(biāo)準(zhǔn)不合理．本文探討了高層混合結(jié)構(gòu)靜力彈塑性分析方法，采用SAP2000結(jié)構(gòu)分析軟件對(duì)試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷脑徒Y(jié)構(gòu)進(jìn)行靜力彈塑性分析。框架梁，柱采用集中塑性單元．剪力墻采用等效粱組合模型。水平加載分布與試驗(yàn)相同，采用層剪力分布形態(tài)。計(jì)算獲得的頂點(diǎn)位移．基底剪力的骨架曲線與試驗(yàn)骨架曲線在破壞前十分吻合：相應(yīng)各階段的結(jié)構(gòu)變形基本一致；小震、中震、大震和最后破壞時(shí)的塑性鉸分布也與試驗(yàn)結(jié)果大致
7、相同。靜力彈塑性分析中阻尼的計(jì)算方法十分重要，本文根據(jù)理想彈塑性滯回曲線計(jì)算混合結(jié)構(gòu)進(jìn)入彈塑性后的附加阻尼方法，并與試驗(yàn)實(shí)測(cè)滯回曲線計(jì)算得到的附加阻尼進(jìn)行了對(duì)比，得出混合結(jié)構(gòu)的附加阻尼比可采用理想彈塑性滯回曲線計(jì)算，附加阻尼修正系數(shù)應(yīng)取0．3。根據(jù)模擬屈服的雙線性方法計(jì)算混合結(jié)構(gòu)的延性系數(shù)時(shí)，取初始剛度與結(jié)構(gòu)骨架線的初始剛度相等，計(jì)算得框架一核心簡(jiǎn)混合結(jié)構(gòu)的延性系數(shù)為3．54。從型鋼混凝士框架．核心筒框架模犁擬靜力試驗(yàn)看，混合結(jié)構(gòu)的延性并不好，因此單靠結(jié)構(gòu)延性未必能達(dá)到大震不倒的目標(biāo)，而基于性能的抗震設(shè)計(jì)方法是解決這一問(wèn)題的較好方法。根據(jù)。
8、超限審查”的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，高層混合結(jié)構(gòu)可按中震不屈服或中震彈性的性能水準(zhǔn)進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)，本文從地震作用計(jì)算的基本原理出發(fā)，用大震下結(jié)構(gòu)彈性地震作用除以混合結(jié)構(gòu)延性系數(shù)作為結(jié)構(gòu)承載力設(shè)計(jì)
