基于破坏机制的框架结构和框架—支撑结构抗震性能研究

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钢筋混凝土框架结构节省钢材、平面布置灵活、可模性好、造价低且材料来源丰富,是我国应用最广的结构体系。但框架结构刚度小,在较大的地震作用下容易出现薄弱层,且只有一道抗震防线,抗震性能较差,不能有效地保护人们的生命财产安全。历次地震的震害现象表明,框架结构没有表现出人们期望的有利于抗震的弯曲型破坏,也没表现出耗能能力较大的梁铰机制或混合铰机制的破坏形式。针对框架结构的破坏现象众多学者进行了多方面的研究,但都是从单个构件考虑的。本文从宏观上分析了结构整体抗剪刚度和抗弯刚度对其破坏机制的影响,找到了其整体抗剪刚度和抗弯刚度的影响因素,并通过四个不同平面框架结构的计算分析评估了整体抗剪刚度和抗弯刚度对框架结构抗震性能的影响。近年来随着我国经济的发展,采用两种材料做成混合结构或组合结构以其多方面的优越性成为发展的新趋势和研究热点,且框架结构自身的受力特性导致其很难实现梁铰机制或混合铰机制的破坏形式。因此本文提出了通过加设钢支撑来改变结构体系以达到改变结构破坏机制的方法。此时支撑的设计和布置主要考虑结构的破坏形式而非传统的强度、刚度。基于破坏机制的框架-支撑结构体系刚度一般介于框架结构和框架-支撑结构之间,很好的解决了框架结构和框架-支撑结构的刚度突变。通过对都江堰市的某一实际工程和两个修改方案的Pushover分析,证明用以改变框架结构破坏机制的支撑充分发挥了作用。支撑消耗了大部分地震能量,避免了主体框架结构的破坏,对框架结构的破坏机制有明显改善。再加上支撑结构形式简单、经济合理和施工方便等优点使得其在实际工程中具有很好的应用前景。
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