内嵌式框架—摇摆墙结构振动台试验研究

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历次震害表明,在中震或大震作用下,框架结构的破坏机制主要以层间屈服破坏为主,柱端先行破坏且位置集中在结构某层,梁体破坏较少。造成这种现象的主要原因为实际框架结构梁的刚度比柱刚度大,承载力远高于柱;楼板、填充墙等构件增大了梁的刚度并使框架柱形成短柱;抗震规范中通过增大柱端弯矩进行设计,旨在实现“强柱弱梁”,但一再的提高柱端弯矩放大系数也并不现实。因此,有必要从结构体系的角度出发改善框架结构的抗震性能。框架-摇摆墙结构是一种新型的结构体系,而内嵌式摇摆墙又是摇摆墙结构的一种新形式。其底部与基础铰接,有一定的转动能力;上部与框架梁固接,避免了墙体与框架复杂的连接构造,且方便布置在填充墙位置,应用更广泛。本文设计并制造了一个1/8缩尺的内嵌式框架-摇摆墙结构模型,对其进行模拟地震振动台试验,得到模型在地震作用下的自振频率、阻尼比、加速度反应和位移反应,并记录了模型破坏的全过程,研究分析了结构模型在地震作用下的破坏机制和抗震性能。研究结果表明:在地震作用下,框架结构嵌入摇摆墙后结构为整体屈服破坏机制,模型各层的柱和梁上都出现了损伤,塑性铰出现的多,分布的广,塑性发展程度深,耗能能力强;添加内嵌式摇摆墙使得框架梁的跨度减小,结构的刚度和自振频率增大;由于墙体刚度的影响,结构的损伤更多的分布在添加摇摆墙一跨的柱和梁上,远离摇摆墙的结构构件损伤较小;与纯框架结构相比,内嵌式框架-摇摆墙结构具有更高的抗震承载能力和更好的延性,在相同烈度地震作用下各层的位移反应和层间位移角均小于纯框架模型结构,峰值加速度为0.8g地震作用下结构仍未垮塌,具有较好的自复位能力。
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