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簡介:填充墻框架結(jié)構(gòu)由于其結(jié)構(gòu)布置的靈活性、空間大和施工方便等特點,被廣泛的應(yīng)用到了房屋建筑中。在實際工程中,很多設(shè)計都把填充墻當作外荷載添加到結(jié)構(gòu)中,沒有合理的考慮填充墻與框架之間的協(xié)同作用,只根據(jù)填充墻轉(zhuǎn)化為外荷載的大小,對框架結(jié)構(gòu)整體自振周期進行簡單的折減。試驗研究表明填充墻對框架結(jié)構(gòu)的承載力、剛度、變形能力都有著很大的影響,忽略填充墻對框架的影響所產(chǎn)生的破壞是很嚴重的。因此,在抗震設(shè)計計算中,考慮填充墻與框架的共同作用是至關(guān)重要的。而且隨著科技的發(fā)展,填充墻材料的使用也不僅限于傳統(tǒng)的粘土磚。目前國內(nèi)外對填充墻框架的研究有很多,但是在計算模型和方法上還是存在著一些問題,需要進一步解決,為了研究不同材料填充墻與框架共同作用的情況,本文進行了以下工作1、利用軟件ASGEN,在考慮填充墻材料、分布等不同情況下,建立模型,來探討填充墻對框架的影響。2、本文采用填充墻元簡化模型,考慮填充墻剛度折減在填充墻布置不同和材料不同的情況下建立模型,并與規(guī)范中的采用填充墻以荷載形式加入結(jié)構(gòu)的方法進行比較。在ASGEN軟件中,共建立10種模型來進行對比,一個純框架結(jié)構(gòu)模型1,其中填充墻材質(zhì)不同的三個模型2(填充墻為混凝土空心砌塊)、3(填充墻為空心砌塊),4(填充墻為粘土磚),與其相對應(yīng)的把填充墻當作外荷載加入到框架中的模型Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ,在填充墻布置數(shù)量一定的情況下,填充率為30%,改變其位置建立模型A布置在下三層,模型B布置在中間三層,模型C布置在頂三層進行對比。3、通過模態(tài)分析對比相應(yīng)的結(jié)構(gòu)模型,進行研究不同材料的填充墻對框架結(jié)構(gòu)的自振周期影響,分別討論了填充墻材料、布置方法和填充墻以何種形式加入結(jié)構(gòu)對自振周期的影響。4、通過反應(yīng)譜分析和時程分析來研究填充墻的加入對結(jié)構(gòu)體系的層最大水平位移和樓層剪力的影響。
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簡介:全球地震頻發(fā),嚴重威脅人類的生命和財產(chǎn)安全。鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)在我國應(yīng)用廣泛,學(xué)者們研究發(fā)現(xiàn)填充墻對框架結(jié)構(gòu)的影響是不能忽視的,因此,開展填充墻RC框架結(jié)構(gòu)地震易損性分析成為預(yù)防大震下框架結(jié)構(gòu)損壞甚至倒塌的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。為此,本文主要做了以下工作1對本文采用的分析程序OPENSEES進行基本的介紹,同時闡述了在該程序中結(jié)構(gòu)有限元模型的單元的選擇和材料模型參數(shù)的確定,重點介紹了用來模擬框架結(jié)構(gòu)塑性鉸破壞的彈簧單元及其材料模型改進的IBARRAMEDINAKRAWINKLER退化模型和用來模擬填充墻與主體框架相互作用的桁架單元及其材料模型IBARRAMEDINAKRAWINKLER退化模型。2利用OPENSEES軟件選擇前述的單元模型和材料模型建立了兩個單層單跨框架模型,通過軟件模擬低周反復(fù)加載全過程,并與原試驗結(jié)構(gòu)進行對比,證明了該精細化模型能夠準確的模擬出填充墻RC框架結(jié)構(gòu)的非線性性能。3采用前面所述的單元模型和材料模型建立4榀7層3跨的平面框架,對這4榀框架進行IDA分析得到結(jié)構(gòu)的IDA曲線,進而得出結(jié)構(gòu)的易損性曲線,通過對比IO狀態(tài)、LS狀態(tài)和CP狀態(tài)下易損性曲線,發(fā)現(xiàn)當填充墻體采用新型墻體材料時,結(jié)構(gòu)遭遇的地震強度較小時,填充墻作為結(jié)構(gòu)的第一道防線,對于結(jié)構(gòu)抗震是有利的,但當結(jié)構(gòu)遭遇的地震強度較大時,填充墻較快耗能并破壞,而破壞后的填充墻可能會使結(jié)構(gòu)的抗倒塌性能降低同時,發(fā)現(xiàn)采用實心黏土磚作為填充墻體的RC框架在四個模型中抗震性能最好,但實心黏土磚已被國家明令禁止,故以新型砌體材料為填充墻的RC框架的設(shè)計過程中應(yīng)更為準確的判斷填充墻對結(jié)構(gòu)抗震的影響,不應(yīng)按照傳統(tǒng)墻體材料考慮,過于樂觀的估計填充墻體作為第一道抗震防線的作用。
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簡介:近些年來,土結(jié)構(gòu)相互作用體系理論的深入發(fā)展以及大量的震害調(diào)研結(jié)果表明基于“剛性基底”假設(shè)的抗震思想越來越凸顯其不合理之處,相較而言,土結(jié)構(gòu)相互作用體系由于考慮了上部結(jié)構(gòu)與地基土的共同作用,能更好地模擬現(xiàn)實結(jié)構(gòu)在地震時的實際反應(yīng)。然而完整的土結(jié)構(gòu)分析模型勢必造成計算量的大幅提升,為分析過程帶來困難。本文基于土結(jié)構(gòu)相互作用體系研究直接分析方法,采用“兩步法”的分析思路建立土結(jié)構(gòu)體系地震反應(yīng)分析的簡化方法。具體思路是第一步將依賴上部復(fù)雜結(jié)構(gòu)體系固有的動力特征,將其簡化為“質(zhì)量串”模型并構(gòu)造該模型的單元剛度及質(zhì)量矩陣,建立了簡化的三維土結(jié)構(gòu)相互作用分析模型,在簡化模型底部土體底邊界處輸入基巖地震動,可獲得三維土結(jié)構(gòu)相互作用體系結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)處的等效輸入。第二步恢復(fù)上部復(fù)雜結(jié)構(gòu)體系,建立常規(guī)的“剛性基底”地震動輸入模型,采用第一步獲得的等效輸入地震計算其地震反應(yīng)。此基礎(chǔ)上,對比了不同類別的地震輸入輸入方式以及是否考慮土結(jié)構(gòu)相互作用等不同工況下上部復(fù)雜結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的差異。本文主要的工作如下1回顧和總結(jié)了土結(jié)構(gòu)相互作用體系課題的發(fā)展歷程和現(xiàn)有的研究分析方法的優(yōu)缺點,并在此基礎(chǔ)上詳細分析闡述了本文中土結(jié)構(gòu)相互作用體系采用的分析方法“兩步法”的理論依據(jù)。2回顧和總結(jié)了結(jié)構(gòu)動力分析簡化模型的類別,并提出了本文中采用的上部結(jié)構(gòu)簡化方法利用ABAQUS有限元軟件提供的用戶子程序功能,自定義新的用戶單元,將上部結(jié)構(gòu)簡化為“質(zhì)量串”模型,通過比較簡化前后模型的自振周期和振型等動力特性,來驗證該簡化方法的合理性和適用性。3建立土結(jié)構(gòu)相互作用體系的簡化模型,采用了時域顯式有限元法計算結(jié)構(gòu)的等效輸入。4建立不考慮相互作用體系的場地反應(yīng)模型,計算其地震反應(yīng)。對比不同地震動輸入特征,探討不同地震動輸入方式對反應(yīng)譜的影響,為高層結(jié)構(gòu)選取合理的地震動輸入提供一定的參考依據(jù)。5通過分析比較高層框架結(jié)構(gòu)在考慮與不考慮土結(jié)構(gòu)相互作用兩種不同工況下的地震反應(yīng)的差別,總結(jié)關(guān)于地震作用對結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的影響規(guī)律,為高層建筑結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計提供有一定參考意義的結(jié)論。6總結(jié)了本文的工作,在此基礎(chǔ)上提出了對未來工作的展望。
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簡介:全世界每年約發(fā)生地震500萬次,這不僅給人們帶來巨大的直接經(jīng)濟損失,而且震后所導(dǎo)致的人員傷亡情況十分慘重。隨著高層建筑抗震理論的快速發(fā)展,高層建筑減震控制途徑逐漸有了很大的突破和應(yīng)用,而對于高層鋼框架結(jié)構(gòu)而言,設(shè)置阻尼器則是簡便有效的減震措施之一。位移型阻尼器分為金屬阻尼器和摩擦阻尼器兩種,在高層鋼框架結(jié)構(gòu)中不管設(shè)置的是金屬阻尼器還是摩擦阻尼器,其本質(zhì)上都是它們給框架提供附加阻尼,消耗地震波的能量輸入,確保結(jié)構(gòu)的安全可靠性。論文在查閱大量關(guān)于位移型阻尼器的國內(nèi)外文獻的基礎(chǔ)上,列出了位移型阻尼器的類別、各自的優(yōu)缺點以及近些年來的發(fā)展狀況,并介紹了減震基本原理和各自的恢復(fù)力模型。在貴州大學(xué)空間結(jié)構(gòu)中心袁波等人研究的基礎(chǔ)上,定義了新的開洞尺寸的金屬阻尼器,在有限元分析軟件中對其進行擬靜力加載分析,得出各滯回參數(shù)。利用SAP2000有限元軟件中的連接單元,將該阻尼器安裝到五層鋼框架結(jié)構(gòu)中,該阻尼器的滯回曲線呈梭形,耗散的地震能量約為總輸入能量的三分之二。論文又具體分析了十二層的高層鋼框架結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)共定義了四種工況模型,即無控結(jié)構(gòu)模型、均設(shè)置單斜桿摩擦耗能支撐的結(jié)構(gòu)模型、均設(shè)置橢圓形開洞阻尼器的結(jié)構(gòu)模型和設(shè)置這兩種阻尼器的結(jié)構(gòu)模型。根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)場地類別和結(jié)構(gòu)特征周期等因素選取ELCENTRO波、TAFT波和人工波,這三種地震波的輸入方向均為結(jié)構(gòu)橫向,利用SAP2000有限元分析軟件對這四種結(jié)構(gòu)工況進行多遇地震作用下和罕遇地震作用下的仿真分析。通過對這四種模型的樓層層間位移、樓層層間位移角、樓層最大加速度、樓層最大剪力和能量曲線這幾方面的分析可得,在承受多遇地震作用時,單斜桿摩擦耗能支撐僅能起到普通支撐的作用,結(jié)構(gòu)在均設(shè)置橢圓形開洞阻尼器時耗散地震能量的效果最佳,在這三種地震波作用下其消耗的地震能量分別為4455%、3939%和4444%,并且結(jié)構(gòu)未進入到塑性階段。在承受罕遇地震作用時,兩種阻尼器均能發(fā)揮各自良好的耗能性能,結(jié)構(gòu)在設(shè)置兩種類型阻尼器的減震效果最佳,在這三種地震波作用下其消耗的地震能量分別為2091%、1839%和2182%,結(jié)構(gòu)的部分構(gòu)件有一定的塑性發(fā)展。
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簡介:框架核心筒結(jié)構(gòu)在工程中的應(yīng)用日益廣泛,是高層以及超高層結(jié)構(gòu)常用的主要結(jié)構(gòu)形式之一。當結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度不滿足規(guī)范要求時,通常在結(jié)構(gòu)中設(shè)置加強層提高結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度,減小結(jié)構(gòu)側(cè)向位移。但加強層增大了結(jié)構(gòu)局部剛度,讓結(jié)構(gòu)在高度方向剛度發(fā)生突變,不利于結(jié)構(gòu)抗震。帶加強層鋼筋混凝土框架核心筒結(jié)構(gòu)地震作用下的的損傷破壞機制仍需進一步研究。本文參考相關(guān)文獻,設(shè)計了比較典型的帶加強層鋼筋混凝土框架核心筒結(jié)構(gòu)計算模型,首先通過對低周反復(fù)荷載作用下的梁柱節(jié)點及短肢剪力墻進行模擬,對比試驗結(jié)果,論證材料模型的合理性;建立三維有限元模型,通過彈性和彈塑性時程分析研究結(jié)構(gòu)薄弱層的分布情況,并采用子模型法對薄弱層進行分析,通過對比子模型與整體模型的單元應(yīng)力應(yīng)變分布、節(jié)點位移等的差異,驗證了子模型在三維實體有限元計算中的計算精度與合理性;進而基于子模型方法,研究了強震作用下加強層附近薄弱區(qū)域的變形特性與損傷分布情況,分析了結(jié)構(gòu)的地震破壞機理。最后,建立更為精確的節(jié)點子模型,模擬節(jié)點的破壞過程。計算結(jié)果表明①混凝土塑性損傷模型與鋼筋理想彈塑性模型能夠準確模擬材料非線性行為。②由彈性時程分析可知,加強層一定程度上改變了其附近樓層的應(yīng)力分布,在加強層處,層間位移角發(fā)生明顯突變,加強層及其附近樓層是薄弱環(huán)節(jié)。③在設(shè)防烈度罕遇地震作用下,框架柱損壞程度較小,框架梁梁端先后出現(xiàn)塑性鉸;核心筒剪力墻與框架梁節(jié)點處損傷較大,與伸臂桁架連接點混凝土破壞程度最大。④節(jié)點子模型計算表明地震過程中框架節(jié)點梁端最先出現(xiàn)裂縫,隨著混凝土梁破壞程度增大,柱節(jié)點出現(xiàn)裂紋,裂紋沿水平方向發(fā)展,節(jié)點核心區(qū)域混凝土損壞。⑤計算表明子模型的彈性和彈塑性計算結(jié)果精度高,因此可將子模型技術(shù)應(yīng)用于高層建筑結(jié)構(gòu)有限元分析中。
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簡介:性能抗震設(shè)計基于抗震設(shè)防水準,而抗震設(shè)防水準主要表現(xiàn)為抗震設(shè)防烈度和地震動參數(shù),因此,設(shè)防烈度的合理選擇將直接影響結(jié)構(gòu)抗震性能目標的實現(xiàn)。我國正在編制第五代“地震烈度區(qū)劃圖”,烈度的調(diào)整會帶來結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計和抗震性能的變化,研究在不同設(shè)防烈度下多水準抗震性能目標的實現(xiàn)和提高設(shè)防烈度對RC框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計及抗震性能的影響,對基于性能的抗震設(shè)計的發(fā)展和設(shè)防烈度的合理調(diào)整都具有重要意義。本文基于PUSHOVER分析,以抗震設(shè)防烈度作為抗震設(shè)計的變量,研究了采用不同設(shè)防烈度進行性能抗震設(shè)計對結(jié)構(gòu)抗震性能的影響。主要研究工作如下首先采用PKPM軟件對樓層數(shù)不同、抗震設(shè)防烈度依次提高的三組(18個)RC框架結(jié)構(gòu)進行了抗震設(shè)計,對比分析了提高抗震設(shè)防烈度對結(jié)構(gòu)截面尺寸、混凝土和鋼筋用量以及其他控制結(jié)構(gòu)整體抗震性能的主要參數(shù)的影響,研究結(jié)構(gòu)在不同設(shè)防烈度下的變形特征和動力特性。然后采用SAP2000軟件對12個RC框架結(jié)構(gòu)進行了PUSHOVER分析,并對PUSHOVER分析方法的幾個關(guān)鍵問題進行了研究。比較了彈塑性需求譜的建立方法,分析了改進的等效阻尼比彈性反應(yīng)譜法與傳統(tǒng)方法的差異性。最后,以建筑工程抗震性態(tài)設(shè)計通則(試用CECS1602004)為基礎(chǔ),提出了由結(jié)構(gòu)層間位移角和構(gòu)件塑性鉸發(fā)展機制相結(jié)合的RC框架結(jié)構(gòu)抗震性能水平綜合劃分標準,并用該劃分標準對按不同設(shè)防烈度設(shè)計的4個八層結(jié)構(gòu)模型在不同地震水準作用下進行了抗震性能評估和性能水平的評定,重點研究了基于不同設(shè)防烈度進行抗震設(shè)計對結(jié)構(gòu)抗震性能的影響。
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簡介:碩士學(xué)位論文鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)震后安全性評估鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)震后安全性評估THESAFETYEVALUATIONOFREINFCEDCONCRETEFRAMESTRUCTUREAFTEREARTHQUAKE作者姓名賀文洲學(xué)科、專業(yè)防災(zāi)減災(zāi)工程及防護工程學(xué)號21406115指導(dǎo)教師王國新教授完成日期2017年5月大連理工大學(xué)DALIANUNIVERSITYOFTECHNOLOGY大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文I摘要對震后災(zāi)區(qū)結(jié)構(gòu)進行安全評估以確定其損傷程度,是地震工程領(lǐng)域非常重要的工作之一,對震后救援及震后建筑加固都具有很重要的意義救援人員可以此為依據(jù)制定相應(yīng)的救援措施,在對被困人員實施救援的同時,最大程度的保證救援人員自身安全;根據(jù)結(jié)構(gòu)損傷程度的不同,采取相應(yīng)的處理方案;對于損傷程度較大的結(jié)構(gòu),及時疏散其中人員,避免二次災(zāi)害的發(fā)生;對于結(jié)構(gòu)的薄弱構(gòu)件或薄弱層,采取與之對應(yīng)的處理措施,做到人盡其用、物盡其用。傳統(tǒng)的震后結(jié)構(gòu)安全評估多集中在對結(jié)構(gòu)或構(gòu)件損傷的定性分析上,由專業(yè)人員對結(jié)構(gòu)構(gòu)件的損傷情況進行觀察、統(tǒng)計、加權(quán)、計算,其特點是快速、易于操作,但缺乏嚴謹?shù)睦碚摚医y(tǒng)計結(jié)果取決于現(xiàn)場統(tǒng)計人員的主觀認定,具有較大的隨機性,尤其是災(zāi)區(qū)情況復(fù)雜,若出現(xiàn)入口被封堵的情況,則觀察人員無法對其中構(gòu)件損傷情況進行統(tǒng)計。因此,選用一種通用性強且有理論基礎(chǔ)的安全評估方案就顯得尤為重要。本文所做主要工作如下(1)詳細介紹了目前常用的基于損傷指數(shù)的地震損傷模型,經(jīng)對比,雙參數(shù)損傷模型較單參數(shù)損傷模型可以給出更多結(jié)構(gòu)損傷的信息,結(jié)果更為準確。其中,呂大剛王光遠損傷模型符合雙參數(shù)損傷模型的定義,計算公式簡單,并且很好地解決了大多數(shù)損傷模型上下界不收斂的問題,因此本文選用此模型計算結(jié)構(gòu)構(gòu)件的損傷指數(shù)。(2)以開源有限元程序OPENSEES為平臺,建立鋼筋混凝土柱的數(shù)值模型,進行低周往復(fù)分析,繪制滯回曲線,與實驗數(shù)據(jù)對比,以驗證OPENSEES進行結(jié)構(gòu)數(shù)值計算的正確性。(3)建立6層框架結(jié)構(gòu)的數(shù)值模型并進行非線性時程分析。選用呂大剛王光遠損傷模型確定結(jié)構(gòu)各構(gòu)件的損傷指數(shù),找出結(jié)構(gòu)的薄弱構(gòu)件及薄弱層??偨Y(jié)出鋼筋混凝土梁、柱構(gòu)件破壞等級、損傷指數(shù)及宏觀損傷現(xiàn)象之間的對應(yīng)關(guān)系使本文結(jié)構(gòu)安全性評估的方法可以應(yīng)用于震后結(jié)構(gòu)快速評估中。(4)以加權(quán)組合法計算結(jié)構(gòu)層損傷指數(shù)和整體損傷指數(shù),可以得出結(jié)構(gòu)在構(gòu)件、結(jié)構(gòu)層、整體結(jié)構(gòu)三個層次上的損傷指數(shù)??梢苑浅V庇^的找出結(jié)構(gòu)在地震作用下的薄弱構(gòu)件及薄弱層,為震后災(zāi)區(qū)應(yīng)急救援及結(jié)構(gòu)震后加固提供指導(dǎo)。(5)地震動的各項指標對結(jié)構(gòu)的響應(yīng)影響很大。本文初步確定了震源距對結(jié)構(gòu)整體損傷的影響,可以為未來結(jié)構(gòu)的震損預(yù)測和結(jié)構(gòu)損傷評估的復(fù)核提供一定的指導(dǎo)。關(guān)鍵詞鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu);損傷模型;OPENSEES;時程分析
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簡介:學(xué)校代碼10270分類號O61學(xué)號142200686碩士學(xué)位論文金屬有機框架結(jié)構(gòu)材料的制備及其在電化學(xué)生物傳感中的應(yīng)用學(xué)院生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院專業(yè)無機化學(xué)研究方向功能納米材料研究生姓名曹陽指導(dǎo)教師吳惠霞教授毛蘭群研究員完成日期2017年3月摘要上海師范大學(xué)碩士學(xué)位論文II內(nèi)呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系,同時還發(fā)現(xiàn)該材料對抗壞血酸也有一定的屏蔽效果。(2)我們制備了基于金屬有機框架結(jié)構(gòu)(UIO66SO3H)的碳纖維微電極電化學(xué)生物傳感器,并成功地利用其良好的富集效果檢測出鼠腦紋狀體腦區(qū)5羥色胺的基礎(chǔ)濃度。金屬有機框架結(jié)構(gòu)與碳纖維地結(jié)合構(gòu)建了一個良好的電子傳遞通道,有效地提高了金屬有機框架結(jié)構(gòu)材料的導(dǎo)電能力。動物的驗證實驗強有力地證明了我們所檢測的腦生理電化學(xué)活性的物質(zhì)正是5羥色胺。我們所制備的基于金屬有機框架結(jié)構(gòu)的碳纖維復(fù)合材料微電極電化學(xué)生物傳感器具有選擇性良好,靈敏度較高的特點。(3)我們制備了基于沸石咪唑酯框架結(jié)構(gòu)(ZIF67)熱解產(chǎn)物碳纖維微電極電化學(xué)生物傳感器。這種材料作為非貴金屬的氧還原催化劑在人工腦脊液中具有近乎四電子的良好催化效果,大大減少了兩電子還原產(chǎn)物過氧化氫的生成。同時由于其抗干擾效果很好,我們成功將其用于鼠腦海馬體腦區(qū)氧氣濃度的檢測,并對多種生理病理情況下氧氣濃度變化情況進行實時監(jiān)測。這對于生理學(xué)與病理學(xué)的研究都具有極其重要的意義。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞MOFS;電化學(xué)傳感器;活體分析;5羥色胺;氧氣
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簡介:1968年英國的RONANPOINT公寓倒塌事故使得建筑結(jié)構(gòu)的連續(xù)倒塌問題開始受到工程界的重視,在這之后經(jīng)過了數(shù)十年的研究取得了眾多的研究成果,同時提出了適用于連續(xù)倒塌問題的分析方法和設(shè)計方面的建議,并且編制出相關(guān)的設(shè)計規(guī)程。但是對于目前廣泛推廣的裝配式結(jié)構(gòu)的抗連續(xù)倒塌問題的研究則較少。本文以預(yù)壓裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土框架結(jié)構(gòu)為對象,以可靠度分析方法為手段,研究其在地震作用下的抗連續(xù)倒塌性能。預(yù)壓裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土框架結(jié)構(gòu)通過改進裝配式結(jié)構(gòu)的節(jié)點受力性能,改善了結(jié)構(gòu)的抗震能力,使得其在地震區(qū)能夠得以應(yīng)用。因此,以預(yù)壓裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土框架結(jié)構(gòu)為對象進行研究,對于推廣其在地震區(qū)的應(yīng)用具有一定的意義。本文主要的研究內(nèi)容如下1設(shè)計建立了本文所研究的預(yù)壓裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土框架結(jié)構(gòu)模型,采用ASGEN平臺進行確定性分析為后文的不確定性分析提供基礎(chǔ)。采用非線性動力拆除構(gòu)件法,研究不同部位構(gòu)件發(fā)生初始破壞后結(jié)構(gòu)的動力反應(yīng)采用PUSHOVER分析方法,研究完好結(jié)構(gòu)和發(fā)生初始破壞后的損傷結(jié)構(gòu)抗水平地震的能力。2采用基于構(gòu)件可靠度的分析方法,對完好結(jié)構(gòu)在地震作用下結(jié)構(gòu)最可能發(fā)生失效的構(gòu)件進行識別。本文將基于拉丁超立方體抽樣的確定性抽樣方法,作為所研究樣本的生成方法,結(jié)合PUSHOVER分析方法對構(gòu)件的抗震能力進行分析,最終得到構(gòu)件在地震作用下的構(gòu)件可靠度。對比各構(gòu)件的分析結(jié)果后,得到地震作用下結(jié)構(gòu)最可能發(fā)生失效的構(gòu)件。3采用隨機PUSHDOWN分析方法,分別對完好結(jié)構(gòu)和拆除最可能失效構(gòu)件后的損傷結(jié)構(gòu)進行整體可靠度分析,在不考慮地震作用的前提下得到完好結(jié)構(gòu)及損傷結(jié)構(gòu)的的連續(xù)倒塌可靠度,對損傷結(jié)構(gòu)進行連續(xù)倒塌易損性分析并通過靈敏度分析尋找對結(jié)構(gòu)抗豎向連續(xù)倒塌影響較大的因素。通過場地的地震危險性分析,得到地震作用發(fā)生的概率。基于計算偶然作用下結(jié)構(gòu)發(fā)生連續(xù)倒塌概率的全概率公式,綜合構(gòu)件可靠度分析、條件可靠度分析和場地危險性分析得到的結(jié)果,最終得到地震作用下結(jié)構(gòu)整體發(fā)生連續(xù)倒塌的失效概率,并對結(jié)構(gòu)在地震作用下的抗豎向連續(xù)倒塌魯棒性進行評價分析。根據(jù)最終得到的結(jié)果可知,本文所建立的預(yù)壓裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土框架結(jié)構(gòu),在地震作用下發(fā)生連續(xù)倒塌的概率較小,具有較好的魯棒性。
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簡介:掉層框架結(jié)構(gòu)作為山地建筑的典型結(jié)構(gòu)形式由于其獨特的建筑風(fēng)格在山地城市和平原坡地中更是被廣泛的應(yīng)用。掉層結(jié)構(gòu)由于具有多個不同高度的接地面其受力特點及強震中變形、破壞特征將有別于常規(guī)平地結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計相對于常規(guī)結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜無現(xiàn)有規(guī)范可以套用有必要進行深入研究。目前本課題組和其他學(xué)者已有不少關(guān)于掉層結(jié)構(gòu)的抗震性能的計算分析研究但還未進行過試驗驗證和研究且在強震破壞模式和抗震設(shè)計控制指標等方面還未有一致的結(jié)論。本文以一榀縮尺比例為14的五層三跨鋼筋混凝土掉層框架結(jié)構(gòu)為研究對象進行以位移控制加載的低周反復(fù)擬靜力試驗分別從試驗現(xiàn)象、受力特點、破壞特征、滯回性能和變形性能等方面進行分析進行了試驗結(jié)構(gòu)模型的PUSHOVER分析和對應(yīng)原模型的彈塑性時程分析通過與試驗結(jié)果的對比驗證了計算分析模型的正確性通過掉不同跨數(shù)、不同層數(shù)的掉層框架結(jié)構(gòu)模型算例分析考察等效側(cè)向剛度比對掉層結(jié)構(gòu)抗震性能的影響。研究的主要結(jié)論如下①試驗結(jié)果表明掉層框架結(jié)構(gòu)上接地柱底及其柱頂節(jié)點破壞嚴重上接地層為變形較大薄弱部位破壞模式為梁鉸為主的“梁柱混合鉸”模式上接地柱出鉸破壞較梁嚴重試驗得到的結(jié)構(gòu)整體滯回關(guān)系曲線說明結(jié)構(gòu)的延性較好承載力在后期并無明顯降低。②與試驗結(jié)果對比表明OPENSEES能較好的模擬掉層框架結(jié)構(gòu)強震非線性反應(yīng)。③分析結(jié)果表明有無拉梁對掉層結(jié)構(gòu)在梁柱出鉸、剪力分配、滯回性能、傳力途徑等方面都有明顯的不同。上接地層柱滯回耗能無拉梁模型主要由上接地柱承擔有拉梁模型主要由與拉梁相聯(lián)柱承擔。無拉梁模型在同一層柱中的剪力分配差異明顯且同一根柱的上下層剪力差別較大上接地1、2層梁中有較大的軸力梁有重新分配剪力的作用有拉梁模型剪力分配更傾于平均上接地層梁中軸力減小拉梁軸力較大。④掉層結(jié)構(gòu)上下等效側(cè)向剛度比可作為掉層結(jié)構(gòu)抗震性能的剛度控制指標隨著所掉層數(shù)、所掉跨數(shù)的增加等效側(cè)向剛度比值呈下降趨勢。
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簡介:近年來世界范圍內(nèi)的大震及特大震頻頻發(fā)生,對各類建筑結(jié)構(gòu)造成了重大毀壞,而抗震設(shè)防水平不高、抗震構(gòu)造措施不足且已經(jīng)服役多年的低延性鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)在地震中極易發(fā)生嚴重破壞甚至倒塌,并且不同時期所建建筑物抗震能力差異較大。所以正確合理評估低延性鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)抗倒塌能力具有重要的現(xiàn)實意義。本文對比分析了RC框架結(jié)構(gòu)的延性影響因素,并對低延性結(jié)構(gòu)抗整體性倒塌能力及可修復(fù)性能做了深入的探究,具體內(nèi)容如下(1)綜述國內(nèi)外關(guān)于RC框架結(jié)構(gòu)延性及地震作用下結(jié)構(gòu)發(fā)生倒塌的研究現(xiàn)狀,介紹了影響延性的因素和針對結(jié)構(gòu)抗震性能的分析方法。介紹了RC框架結(jié)構(gòu)在地震作用下抗倒塌研究理論和判定RC框架結(jié)構(gòu)倒塌準則。(2)運用OPENSEES有限元分析軟件,以某一現(xiàn)役鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)公寓為原型,并通過考慮箍筋布置方式、間距、直徑和混凝土強度等級等不同因素,分別建立數(shù)值分析模型。通過靜力推覆分析對比這4種因素對結(jié)構(gòu)延性的影響程度,發(fā)現(xiàn)箍筋布置方式、箍筋間距和箍筋直徑對結(jié)構(gòu)延性的影響基本相同,混凝土強度對結(jié)構(gòu)延性影響最小。(3)基于靜力推覆分析結(jié)果建立兩種具有相同構(gòu)件尺寸和配筋率但延性不同的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)(即低延性結(jié)構(gòu)和新建結(jié)構(gòu)),對兩種結(jié)構(gòu)輸入相同的25條地震動記錄進行增量動力分析,研究兩種延性不同的RC框架結(jié)構(gòu)的抗倒塌能力,結(jié)果表明在以50倒塌概率相應(yīng)的SAT15作為結(jié)構(gòu)抗倒塌能力指標時,低延性結(jié)構(gòu)抗倒塌能力明顯比新建結(jié)構(gòu)弱,新建結(jié)構(gòu)的抗倒塌能力儲備系數(shù)(CMR)比低延性結(jié)構(gòu)高。(4)基于規(guī)范定義的最大層間位移角限值(002)與本文定義最大層間位移角限值(005)兩種情況,分別研究兩種結(jié)構(gòu)的殘余位移分布情況,可知鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)在最大層間位移角大于002之后,鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的最大殘余層間位移角有很大的增長,且低延性結(jié)構(gòu)的最大殘余層間位移角的增長速率比新建結(jié)構(gòu)的快。綜上所述,本文在參考了國內(nèi)外對RC框架結(jié)構(gòu)構(gòu)件延性研究的基礎(chǔ)上,總結(jié)了對影響RC框架結(jié)構(gòu)延性的一些敏感因素。通過對兩種結(jié)構(gòu)在地震作用下進行IDA對比分析,可知低延性結(jié)構(gòu)抗倒塌能力明顯比新建結(jié)構(gòu)弱,低延性結(jié)構(gòu)的最大殘余層間位移角的增長速率比新建結(jié)構(gòu)的快。
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簡介:框架錨桿支護結(jié)構(gòu)目前已較為廣泛地應(yīng)用于邊坡加固工程中,并取得了良好的工程效果,然而針對其在凍土地區(qū)的研究卻十分匱乏。本文針對框架錨桿支護凍土邊坡現(xiàn)有計算理論比較欠缺的問題,采用理論研究與模型試驗相結(jié)合的方法對凍脹作用下框架錨桿支護結(jié)構(gòu)位移和內(nèi)力的變化規(guī)律進行分析。具體的研究內(nèi)容和結(jié)論如下(1)基于溫克爾彈性地基理論,建立了凍脹作用下框架錨桿邊坡支護結(jié)構(gòu)的計算模型,考慮到坡后土體與支護結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)變形的特點,將土體的凍脹位移視為自由凍脹和框架錨桿結(jié)構(gòu)約束凍脹兩部分的疊加,給出了凍脹力的計算表達式,并采用有限差分法推導(dǎo)了凍脹作用下框架柱位移和內(nèi)力的計算公式,并編制了相應(yīng)的MATLAB計算程序。(2)結(jié)合工程算例,對考慮凍脹作用與不考慮凍脹作用兩種情況下框架錨桿結(jié)構(gòu)位移和內(nèi)力的分布規(guī)律進行了對比分析,分析結(jié)果表明考慮凍脹作用后,框架柱最大位移可增大45倍,最大彎矩可增大6倍,最大剪力可增大42倍,錨桿最大拉力可增大68倍。由此可見,考慮凍脹作用會使邊坡上框架錨桿支護結(jié)構(gòu)的受力更為不利,在寒區(qū)邊坡支護工程的初始設(shè)計時,應(yīng)當考慮凍脹力的影響并預(yù)留足夠的安全度。(3)考慮凍脹作用的影響,利用計算程序?qū)こ趟憷M行計算,分別對土體凍結(jié)深度、立柱抗彎剛度以及錨桿豎向間距對框架錨桿支護結(jié)構(gòu)位移和內(nèi)力的影響規(guī)律進行了分析,分析結(jié)果表明土體凍結(jié)深度和錨桿豎向間距對框架錨桿結(jié)構(gòu)位移和內(nèi)力的影響十分明顯,而立柱抗彎剛度的影響則較小。(4)通過模型試驗得到了在相同的溫度和土質(zhì)條件下,不同的土體初始含水率對應(yīng)的凍結(jié)完成時刻沿坡面不同高度處的凍脹力、框架柱位移以及錨桿拉力的分布情況。分析結(jié)果表明當溫度條件和土質(zhì)條件一定時,土體的初始含水率越大,凍脹性就越強,凍結(jié)完成時刻土體的凍脹力就越大。與此同時,框架柱和錨桿的變形也隨著土體初始含水率的增大而增大。(5)通過將本文計算結(jié)果與模型試驗結(jié)果進行對比分析得出盡管框架柱位移、彎矩、剪力以及錨桿拉力的計算值與試驗值存在一定的差異,但分布規(guī)律及變化趨勢基本一致。表明本文提出的方法具有一定的合理性和可行性,為凍土地區(qū)框架錨桿邊坡支護結(jié)構(gòu)的分析與設(shè)計提供了一種新的思路。
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簡介:板式連接鉸接中心支撐鋼框架結(jié)構(gòu)的節(jié)點設(shè)計、加工和安裝簡單方便。支撐與梁、柱采用節(jié)點板連接,不但傳力明確,構(gòu)造簡單,具有一定的耗能能力,而且更加接近于兩端鉸接、以受軸力為主的情況,同時該體系在高烈度區(qū)也具有良好的抗震性能。但是我國相關(guān)規(guī)范中對于板式連接中心支撐鋼框架的設(shè)計條款并不完善,國內(nèi)對這種結(jié)構(gòu)的抗震性能尚沒有系統(tǒng)、深入的研究。本文針對使用板式連接節(jié)點的中心支撐鋼框架結(jié)構(gòu),通過抗震試驗研究和ABAQUS有限元分析相結(jié)合的方法,獲得結(jié)構(gòu)體系的地震反應(yīng)特性、極限荷載及延性水平,檢驗構(gòu)件、節(jié)點等構(gòu)造措施的合理性,研究節(jié)點板附近梁、柱上附加彎矩的變化規(guī)律,驗證節(jié)點板上支撐端部凈距對支撐與節(jié)點板壽命的影響。主要內(nèi)容如下1基于中心支撐鋼框架以及板式連接節(jié)點的抗震設(shè)計方法,確保強節(jié)點、弱構(gòu)件的抗震設(shè)防原則,按14縮尺設(shè)計3層振動臺試驗?zāi)P秃桶?26縮尺設(shè)計兩榀3層推覆試驗?zāi)P?,考慮了支撐長細比、板件寬厚比、節(jié)點板在支撐端部凈距等關(guān)鍵參數(shù)的影響。2對振動臺試驗?zāi)P瓦M行24種地震動工況的模擬振動臺試驗,獲得了結(jié)構(gòu)的位移及加速度響應(yīng)、動力特性、結(jié)構(gòu)的破壞模式、梁柱及節(jié)點板關(guān)鍵點的應(yīng)變數(shù)據(jù)、支撐的平面外和軸向變形以及支撐的軸力等。分析了結(jié)構(gòu)的抗震性能、梁柱上附加彎矩的大小和變化規(guī)律,驗證了支撐板式節(jié)點連接抗震設(shè)計方法的合理性。3使用ABAQUS有限元程序,建立振動臺試驗試件的的殼單元模型,模擬振動臺試驗結(jié)果;將有限元計算結(jié)果與模擬振動臺試驗結(jié)果進行對比和補充,分析二者的異同,驗證有限元模擬的可靠性,為空間模型的整體分析提供依據(jù)。4對兩榀3層板式連接鉸接中心支撐鋼框架模型進行靜力推覆試驗。獲得了結(jié)構(gòu)的破壞模式、荷載與層間側(cè)移曲線、關(guān)鍵節(jié)點上的熱點應(yīng)變、支撐的面外及軸向變形、支撐的軸力等關(guān)鍵數(shù)據(jù)。分析了結(jié)構(gòu)的極限承載力、延性水平、結(jié)構(gòu)影響系數(shù)、破壞順序以及梁柱上附加彎矩的大小和變化規(guī)律。5總結(jié)前人關(guān)于板式連接節(jié)點鉸接框架梁柱上附加彎矩的有限元模擬及試驗結(jié)果,提出梁柱上附加彎矩指數(shù)的設(shè)計建議取值,并利用本文試驗實測值進行驗證,保證取值的可靠性。
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