【摘 要】
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联肢钢板剪力墙是一种高效的新型钢结构抗侧体系,在承载力、刚度以及延性耗能等方面具有良好的抗震性能,应用前景广阔。结构影响系数是抗震设计中考虑结构延性、超强等因素对弹性反应谱进行折减,从而确定设计地震作用的关键参数,与结构设计的安全和经济紧密相关。设计地震作用参数的确定是一种新型结构体系应用和推广的前提。本文研究联肢钢板剪力墙结构对应设防烈度(中震)设计地震作用参数结构影响系数R和代表罕遇烈度地震(
【基金项目】
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国家自然科学基金(项目编号:51878541);
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联肢钢板剪力墙是一种高效的新型钢结构抗侧体系,在承载力、刚度以及延性耗能等方面具有良好的抗震性能,应用前景广阔。结构影响系数是抗震设计中考虑结构延性、超强等因素对弹性反应谱进行折减,从而确定设计地震作用的关键参数,与结构设计的安全和经济紧密相关。设计地震作用参数的确定是一种新型结构体系应用和推广的前提。本文研究联肢钢板剪力墙结构对应设防烈度(中震)设计地震作用参数结构影响系数R和代表罕遇烈度地震(大震)下弹塑性变形能力的位移放大系数Cd。论文的主要工作如下:(1)按照我国相关规范和钢板剪力墙的容量设计方法设计1个1:3比例的4层联肢非加劲钢板剪力墙试件,进行拟静力循环往复加载试验,着重考察联肢非加劲钢板剪力墙结构的极限承载力、抗侧刚度、延性、耗能能力以及构件的应力发展、屈服顺序、破坏模式等抗震性能。为结构设计以及墙板拉力带设计角度优化提供参考,并作为数值模型验证的依据,进而为后续参数分析、设计方法的提出奠定基础。(2)采用有限元软件ABAQUS对联肢钢板墙试件进行精细化数值模拟,分析试件的耦连效率,研究墙肢轴力的变化以及连梁对柱轴力需求的影响。基于Open Sees平台建立联肢钢板剪力墙的简化模型,使用USM简化模型考虑墙板的受压能力,验证模型的合理性和准确性,有助于提高该结构在动力时程分析等方面的计算效率,具有重要的工程应用价值。(3)参考我国相关规范和钢板剪力墙的容量设计方法设计不同连梁跨度和不同连梁截面尺寸的6层联肢钢板剪力墙结构原型。基于联肢钢板剪力墙简化模型和静力弹塑性分析方法,利用Open Sees平台对联肢钢板剪力墙结构进行静力推覆分析,得到结构静力性能曲线(基底剪力-顶点位移曲线)。采用改进的能力谱法,研究水平侧向力加载模式、连梁跨度以及连梁截面尺寸对联肢钢板剪力墙结构体系的结构影响系数R、超强系数RΩ、延性折减系数Rμ和位移放大系数Cd的影响。(4)基于联肢钢板剪力墙简化模型和增量动力时程分析方法,利用Open Sees平台对结构进行IDA分析。采用地震波峰值加速度PGA调幅,研究联肢钢板剪力墙结构体系在地震强度逐渐增加的多条天然波和人工波作用下真实的抗震性能。提取结构时程分析的顶点位移包络值和底部剪力包络值,进行非线性多项式拟合得到结构的动力性能曲线。采用改进的能力谱法,考察连梁跨度和连梁截面尺寸对联肢钢板剪力墙结构体系的结构影响系数R、超强系数RΩ、延性折减系数Rμ和位移放大系数Cd的影响,并与静力分析得到的结果进行比较。给出合理的抗震性能参数建议值。
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