进入二十一世纪,我国住宅建设面临持续大发展局面,住宅产业已是带动整个国民经济发展的支柱产业和新增长点。而住宅结构体系的选择是影响住宅使用功能、造价和工期的重要课题。而用于多层住宅的砖砌体结构,由于粘土砖破坏耕地和环境,已被大部分城市禁止,因此需要研究新型结构体系。本文提出的是一种多层住宅新型复合结构体系,由钢筋混凝土柔性柱、柔性梁和钢或混凝土支撑组成的支撑结构体系代替原住宅中的承重砖墙及不开门窗洞的自承重墙,使住宅形成复合结构体系代替原砌体结构。为了满足住宅室内要求,梁柱截面应尽量小,如250×250～300mm以便隐藏于墙内。但住宅结构仅采用如此小截面的梁柱形成的结构无法满足承载力要求,因此本文通过加支撑达到目的。常用的支撑型式有X支撑、“人”字支撑及连续支撑,按材料不同分为混凝土支撑和钢支撑。新型复合结构体系最大特点是要求所加支撑首先要参与承受竖向荷载,使梁柱在竖向荷载作用下的内力大大减小(即竖向荷载作用下,支撑为梁的支点),同时支撑又使其在水平风荷载作用下的内力亦大幅度降低,从而满足承载力要求;最后在地震作用下支撑再起主要的抗震作用。选择合理的钢筋混凝土支撑截面可以形成“强柱、中梁、弱支撑”的多道抗震防线体系。 本文结合2-6层的一榀复合结构体系,运用有限元分析软件ANSYS对新型复合结构体系进行了以下方面的计算研究: 首先通过对复合结构体系的选型分析,优化出新型复合结构体系较合理的结构型式—梁柱加钢筋混凝土人字支撑;与一般框架比较,讨论复合结构体系的受力特点。考虑不同荷载组合的工况,计算分析了采用不同支撑截面的一榀复合结构体系的内力、变形反应,研究了支撑截面的影响。 采用《结构力学》、《结构动力力学》中的矩阵位移法推导了复合结构体系中的钢筋混凝土柱的刚度矩阵、钢筋混凝土梁的刚度矩阵、钢筋混凝土支撑的矩阵、结构整体刚度矩阵、节点位移、各单元杆端力。 然后对复合结构进行了动力性能理论分析,将复合结构体系简化为一个n自由度的层间剪切线性模型,推出了支撑刚度矩阵、柱撑层间抗侧刚度;以两层为例,分析研究了支撑抗侧刚度对复合结构动力性能(固有频率)的影响;并用有限元软件ANSYS对复合结构体系进行模态分析,和理论结果进行比较。 最后对复合结构进行了地震反应分析。运用ANSYS中的地震反应谱法,计算了复合结构体系在7度、8度多遇地震作用下的内力、变形,与静力作用下复合结构体系的内力进行了比较。选用EL-Centro地震波和一组人工地震波,用有