框架-自复位墙结构抗震性能的研究

具有自复位及摇摆特性的结构体系是近些年来提出的新型结构体系,相对于传统的框架和剪力墙结构,这类结构在地震作用下结构的变形和损伤控制等方面具有独特的优势。利用通用有限元软件ABAQUS分别对具有相同框架部分和墙体布置的框架-剪力墙结构、框架-自复位墙结构和纯框架结构的有限元算例进行了静力弹塑性分析和弹塑性时程分析,通过对这三种结构体系的承载力、变形和结构耗能进行对比,来进一步说明框架-自复位墙结构的结构特点,最后通过弹塑性时程分析,对阻尼器对于框架-自复位墙结构抗震性能的作用进行了初步的探讨。

水平荷载作用下框架-自复位墙结构受力分析

采用"刚体-多自由度"模型,考虑框架与自复位墙的协同工作,分别建立了水平荷载作用下框架-自复位墙结构铰接体系及刚接体系的基本方程,给出了位移与内力的解析表达式,并对其力学性能进行了初步研究。结果表明:框架-自复位墙结构水平位移曲线沿高度呈直线,其层间位移角沿高度不变;布置预应力筋及阻尼器,可明显地增加框架-自复位墙结构的整体刚度,降低框架部分的剪力需求;连梁的约束作用也可有效地降低水平荷载作用下框架-自复位墙结构的反应;水平荷载作用下框架-自复位墙结构的受力性能介于框架-剪力墙结构及框架结构之间。

基于分布参数模型的摇摆墙-框架结构协同性能分析

为了研究自复位摇摆墙-框架(rocking wall-moment frame,RWMF)结构的协同工作性能,利用所提出的分布参数模型对自复位RWMF结构的协同工作原理与基本影响规律进行研究,建立并求解了完整的静力和动力方程;得到RWMF结构的侧移、内力和各阶动态响应的闭合解,通过参数分析研究框架与摇摆墙(rocking wall,RW)之间的刚度特征值λ和RW底部旋转约束R_(f)对协同性能的影响,并采用层间位移集中系数(inter-story drift concentration factor,DCF)量化RW与框架之间的协同性能。结果表明:RW的设计应满足λ<10,否则,RW对协同性能的影响将微乎其微;当λ值适中时,RW底部约束可以增进协同作用,R_(f)>5后,其约束的继续增大不会再增进RW与框架间的协同效果;当λ和R_(f)取1≤λ≤5∩0.1<R_(f)≤10时,自复位RWMF结构可以在分布均匀性和减小主体框架损伤之间实现平衡,达到最优的协同性能。

往复荷载作用下框架-自复位墙结构滞回性能研究

为研究框架-自复位墙结构在往复荷载作用下的滞回性能,将自复位墙简化成刚体,框架等效成单质点体系,采用理论分析的方法,重点考察了预应力筋、阻尼器以及框架设计参数的影响.结果表明:框架-自复位墙结构完全卸载后是否存在残余位移与墙体自重、预应力筋初始力、阻尼器屈服力及框架屈服力的大小有关;提高阻尼器或框架的屈服力可以提高框架-自复位墙结构的耗能能力,而增加预应力筋、阻尼器或框架的弹性刚度,均会降低其耗能能力;框架-自复位墙结构的耗能能力与预应力筋初始力关系不大.

新型自复位框架-摇摆墙的抗震性能分析

为研究金属阻尼器替代刚性杆对自复位框架-摇摆墙体系抗震性能的影响,利用自复位摇摆墙对某9层混凝土框架结构展开加固,运用SAP2000进行罕遇地震作用下的弹塑性分析,比较原框架结构、刚性杆连接的自复位框架-摇摆墙结构和金属阻尼器连接的自复位框架-摇摆墙结构的抗震性能优劣。结果表明刚性杆连接、金属阻尼器连接的自复位框架-摇摆墙结构体系的抗震性能都远胜于原框架结构;与刚性杆连接的自复位框架-摇摆墙结构相比,金属阻尼器连接的自复位框架-摇摆墙结构在层间位移角和残余变形控制方面在6层以上更有优势;而在层间变形沿高度方向的一致性方面因金属阻尼器的变形稍有不足,为框架结构的加固提供参考。

框架—自复位墙结构弹性地震反应分析的简化方法

针对框架—自复位墙结构,将自复位墙假定为刚体,框架简化为多自由度体系,得到了“刚体—多自由度体系”简化分析模型,建立了地震激励下的运动方程,给出了相应的Simulink动态仿真模型。针对典型算例,在多条地震波激励下,分别采用该文提出的方法及ABAQUS有限元软件进行了弹性地震响应分析。总体上,二种方法得到的计算结果差别较小,表明该文所建立的简化分析模型具有较高的计算精度,同时具有很高的计算效率,能进一步应用于框架—自复位墙结构的抗震设计。

钢筋混凝土框架-自复位约束砌体墙结构拟静力试验研究

采用钢连系梁将自复位约束砌体墙与钢筋混凝土框架结合起来,形成一种新型的钢筋混凝土框架-自复位约束砌体墙结构。设计制作了2个缩尺试件,分别为钢筋混凝土框架-自复位约束砌体墙结构试件(记作FSCMW试件)和钢筋混凝土框架-约束砌体墙结构试件(记作FMW试件),采用拟静力试验对它们的抗震性能进行了深入研究。结果表明:从整体上看,FSCMW试件中自复位约束砌体墙损伤很轻,而FMW试件中约束砌体墙破坏较严重;水平位移较大时,FSCMW试件残余位移明显小于FMW试件,说明其具有较好的自复位能力;FSCMW试件水平力主要由框架承担,而FMW试件水平力主要由约束砌体墙承担。