【摘 要】
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组合联肢剪力墙结构是我国建筑广泛采用的抗震结构形式,该结构通过连梁将能量分布到全高范围,抗震性能远大于单肢墙的直接叠加。以单肢形式存在的剪力墙无法形成耦合机制,不能形成双重抗震防线机制。型钢柱钢板混凝土组合剪力墙耦合结构(Steel Column-Steel Plate and RC Composite Wall Coupled Structure,以下简称SC-SPRCW耦合结构)将单肢剪力墙与
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组合联肢剪力墙结构是我国建筑广泛采用的抗震结构形式,该结构通过连梁将能量分布到全高范围,抗震性能远大于单肢墙的直接叠加。以单肢形式存在的剪力墙无法形成耦合机制,不能形成双重抗震防线机制。型钢柱钢板混凝土组合剪力墙耦合结构(Steel Column-Steel Plate and RC Composite Wall Coupled Structure,以下简称SC-SPRCW耦合结构)将单肢剪力墙与两侧钢柱通过连梁耦合形成新的结构体系,能够避免建筑的限制问题,提高了结构在地震作用下的抗震性能。SCSPRCW耦合结构具有抗震性能好、施工便捷、综合经济效益高等优点,因此研究该结构体系的设计方法及抗震性能具有重要意义。本文基于前人的研究方法及设计参数取值建议,梳理了SC-SPRCW耦合结构的设计方法。并采用该方法设计了12个SC-SPRCW耦合结构算例,通过ABAQUS有限元软件对12个算例进行了静力推覆分析和动力时程分析,从结构最大层间位移角、屈服顺序、超强系数、连梁剪力及边柱轴力等方面展开研究。本文的主要结论如下:(1)从考虑屈服机制、结构变形、结构损伤等方面研究,验证了本文所采用各参数取值、破坏模式和屈服机制的合理性,SC-SPRCW耦合结构体系的可行性。(2)由于结构内力重分布、构造措施及材料超强等方面原因,SC-SPRCW耦合结构整体呈现一定的超强能力,超强系数在1.9左右。在高耦连比的情况下,可以考虑将结构超强作为一定的安全储备。(3)验证了采用由Zona等人提出的连梁分布系数来确定连梁剪力分布模式的可行性,并建议对底层和顶层连梁剪力进行削弱。(4)本文中的钢边柱不通过其塑性变形进行耗能,只为结构体系提供耦合作用,在地震作用下该结构体系左右边柱承担轴力的比例存在差异,在6层结构耦连比取50%和60%时,建议左右边柱承担的轴力设置放大系数1.2,来满足预设的屈服机制。(5)结合结构的变形、损伤等分析结果可知,结构高度不同,结构变形对于耦连比变化的敏感度不同。对于9层结构和12层结构取高耦连比可以使结构拥有更好的变形能力,更能发挥出墙肢各材料的力学性能,推荐采用50%-60%的设计耦连比。
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