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剪力墙连梁刚度折减系数确定方法研究
作者:admin    分类:新闻动态    时间:2015-12-30 14:48:29    浏览:3203次
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【摘要】 采用非线性有限元法建立了连梁精细弹塑性模型,通过滞回性能分析与能量等效方法得到用于连梁弹性分析的弯矩-转角骨架曲线。对剪力墙结构分别进行小震和中震作用下的弹塑性时程分析,研究连梁刚度与结构耗能情况。根据连梁的弹塑性相应,确定连梁的等效刚度折减系数。考察剪力墙结构在地震作用下的耗散情况以及连梁与墙肢塑性的发展特点,将结构的塑性耗能转化为附加阻尼能。采用前述所得连梁刚度折减系数与等效阻尼对比剪力墙结构进行反应谱法计算,并与弹塑性时程法进行对比,验证了本文方法的合理性


【关键词】连梁;滞回曲线;刚度折减系数;等效阻尼比;反应谱法;时程法


中图分类号:TU318,TU973  文献标识码:A  文章编号:1002-848X(2015)23-0015-06

 


引言:
    高层以及超高层建筑结构中,绝大部分将剪力墙作为主要承重与抗测力构件。由于建筑使用功能或结构受力的需求,在剪力墙上设置洞口形式由墙肢与连梁构成的联肢剪力墙。
    连梁作为重要的耗能构件,对剪力墙结构的内力与变形有很大影响。迄今很多学者对连梁的抗震性能进行了较为深入的研究。龚炳年等通过改变连梁减压比、跨高比等参数,对构件延性、耗能性能和破坏形态进行了试验研究。程文瀼等针对剪跨比小于2.5的连梁,采用水平缝把连梁分为上、下两个小梁,试验结果证实此种连梁的延性与耗能能力得到了明显改善。孙占国等提出在连梁中采用配置菱形斜筋的方式,使其在低周反复加载时的受力性能与破坏形态均有所改善。梁启智等对钢筋混凝土连梁、型钢混凝土连梁等双肢剪力墙在反复低周荷载作用下的抗震性能进行了理论分析与试验研究,标明刚性连梁能够有效增加结构刚度。张涛对小剪跨比连梁进行了试验研究,提出了一种新型连梁的配筋方案,能够改善连梁的抗震性能。傅剑平等对采用配置对角交叉斜筋及菱形斜筋小剪跨比进行了试验研究,结果表明该配筋形式可以改善连梁的延性和塑性耗能能力。范重等针对在剪力墙结构设计中容易出现连梁剪压比不足的问题,通过刚度等效方法在结构洞口设置多个等距连梁代替单个连梁,可以有效增大连梁的抗剪面积与跨高比,明显改善结构抗震性能。此外,还可以通过加大连梁两侧和单侧宽度的方式提高连梁的受剪承载力。
    根据《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010)(简称混规)的规定和大量工程实践,在多遇地震(小震)与设防烈度地震(中震)作用下,可以假定混凝土主体结构处于弹性状态,采用反应谱法进行计算分析,从而为结构设计提供了极大的方便。由于剪力墙的连梁受力与变形非常集中,最早进入塑性,与理想弹性假定存在较大差异,在进行结构在小震作用下的弹性计算分析时,为了避免连梁内力过大造成钢筋过度或截面抗剪能力不足,一般通过对连梁刚度进行折减的方式考虑连梁进行苏醒后刚度退化的影响。《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010)(简称抗规)中规定:连梁在小震作用下刚度折减不宜小于0.5。由于迄今对连梁在小震,尤其是在中震作用下塑性发展程度的研究较少,故在确定连梁刚度折减系数时的依据并不充分。
    本文首先建立精细的连梁非线性有限元模型,以得到在低周往复荷载下的滞回曲线,并根据能量等效方法确定用于整体结构弹塑性分析的连梁弯矩-转角骨架曲线。通过对剪力墙结构进行小震和中震作用下的弹塑性时程分析,来研究连梁刚度的退化情况。根据剪力墙结构在地震作用下的能量耗散特点,将连梁与墙肢的塑性变形能转化为附加阻尼能。最终,应用前述连梁刚度折减系数与等效阻尼比,采用传统的弹性反应谱法即可准确模拟小震与中震作用下剪力墙结构中出现的构件刚度退化和塑性变形耗能性能。
    1、计算模型
    2、地震作用分析
    3、地震波选取方法
    4、剪力墙结构反应谱法计算参数
    5、等效刚度折减系数
    6、反应谱法与时程法对比
    7、结构底部剪力
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