凹凸不规则对梁式框支剪力墙结构抗震性能影响研究

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现如今,随着建筑科学的发展,建筑物功能趋于复杂性,外观趋于多样性,这给城市带来全新的面貌,满足人们需求的同时却给抗震设计带来了新的挑战。形态各异的建筑物,多为带转换层的平面或竖向不规则高层结构,此类结构的构造与受力均十分复杂。因此,我们需要加大对此类结构的研究,注意到对转换层结构的研究大多放在转换层位置与转换层上、下等效侧向刚度比之上,本文将研究重点放在结构平面布置的不规则程度上,通过改变平面凹进尺寸与相应投影方向总尺寸之比即l/Bmax来探究凹凸不规则对梁式框支剪力墙结构抗震性能的影响。主要从以下几个方面来进行研究工作:(1)利用Midas-gen与Satwe两种有限元软件建立3个l/Bmax分别为40.0%、50.0%与57.1%的主模型与5个l/Bmax分别为29.4%、35.0%、45.0%、53.6%、60.6%的辅模型,对结构模型进行模态分析、反应谱分析以及弹性时程分析,研究凹凸不规则梁式框支剪力墙结构的地震响应与动力性能,并对比两种软件计算下结构在自振周期、楼层位移、层间位移角以及楼层剪力等指标的差异。(2)对比了弹性时程法与反应谱法计算结果,结果表明:对凹凸不规则梁式框支剪力墙采用弹性时程分析法进行补充计算是有必要的,两者分析结果有着大致相同的变化趋势,但弹性时程分析不仅能显示转换层处为薄弱层还能够发现结构上部楼层也易出现薄弱部位。(3)对比了不同l/Bmax时模型的抗震性能,结果表明:随着l/Bmax的增大,结构的整体刚度在一段微弱增长之后急剧减小,结构的扭转特性则显著加强;结构的楼层位移与层间位移角均在所考虑范围内表现为增大趋势,地震剪力则减小,转换层与上一层的层间位移角差距加大,故l/Bmax的增大会显著降低结构的侧向刚度,加剧结构的竖向不规则程度,削弱了结构的抗震性能。同时,结构侧向刚度在低l/Bmax值时较敏感,较小的l/Bmax增长引起较大的侧向刚度减小。(4)对凹凸不规则梁式框支剪力墙结构进行静力弹塑性分析,研究了塑性铰的出现顺序、混合破坏机制。结果表明:在7度罕遇水平地震作用下,此类结构具有较好的延性,体现了“强柱弱梁”的设计理念,满足“大震不倒”的抗震目标。随着l/Bmax的增大,塑性铰在数量上表现为先减小后增多,在范围上表现为由两肢低于角部逐步变为两肢分布接近于角部,最终演变为两肢分布高于角部。说明结构L形的两肢相互影响程度先增大后减小,结构整体性程度先增大后减小,结构抗震性能先增强后减弱。
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