基于能量平衡的框剪结构抗震性能研究

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本文以现有的基于能量的抗震设计和结构损伤控制设计思想为基础,系统地研究了基于能量的抗震设计方法在钢筋混凝土框架剪力墙结构中的应用。主要研究工作和成果如下:  (1)钢筋混凝土框剪结构非线性数值分析模型的分析。基于通用有限元软件SNAP平台计算框架和剪力墙模型,通过数值积分方法计算结构梁柱单元刚度,用类似于三垂直杆元模型的数值分析模型模拟剪力墙在地震作用下的受力性能。  (2)钢筋混凝土框剪结构合理破坏模式的控制。通过对“N层4片剪力墙m榀框架”钢筋混凝土框剪结构算例模型的弹塑性动力时程分析,分析了钢筋混凝土框剪结构在三条人工波罕遇地震作用下的损伤过程、各结构的塑性铰分布以及累积滞回耗能分布,并提出了能够保证钢筋混凝土框剪结构在罕遇地震作用下实现耗能分布的合理破坏模式,即构件的破坏顺序为连梁—首层剪力墙底部—框架梁—框架柱。  (3)对影响钢筋混凝土框剪结构破坏模式及其耗能分布的主要参数进行了分析,建立了体系刚度特征值?和结构破坏模式之间的内在联系,利用最小二乘法将楼层数N不同的临界刚度特征值拟合成一条曲线。根据满足合理破坏模式的刚度特征值的临界值,可以确定结构的“相对剪力墙刚度”,为钢筋混凝土框剪结构抗震设计提供参考。  (4)验证了刚度特征值为临界刚度特征值的钢筋混凝土框剪结构的壁率、面积率、周期、位移角、受力及变形特征,均符合《高规》、经验公式等要求,表明研究方法的正确性和研究结果的合理性。
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