【摘 要】
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随着工业化进程的发展,各国学者开始致力于探索和实现一种既能快速装配又能减少地震损伤的新型结构体系,框架-摇摆墙应运而生。传统的框架-摇摆墙更侧重于利用摇摆墙协调框架结构的整体变形,但效果有限。本文通过改进摇摆墙自身构造来提升传统摇摆墙体系的抗震性能,提出了“拼装摇摆墙”的概念并形成了“框架-拼装摇摆墙”体系。与传统摇摆墙体系相比,该拼装体系不仅在预制、运输、拼装上更灵活容易,在地震作用下墙体的内力
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随着工业化进程的发展,各国学者开始致力于探索和实现一种既能快速装配又能减少地震损伤的新型结构体系,框架-摇摆墙应运而生。传统的框架-摇摆墙更侧重于利用摇摆墙协调框架结构的整体变形,但效果有限。本文通过改进摇摆墙自身构造来提升传统摇摆墙体系的抗震性能,提出了“拼装摇摆墙”的概念并形成了“框架-拼装摇摆墙”体系。与传统摇摆墙体系相比,该拼装体系不仅在预制、运输、拼装上更灵活容易,在地震作用下墙体的内力也将大幅度减小。同时,该体系还可通过设置阻尼连接件,进一步提升体系的抗震性能。不过,“框架-拼装摇摆墙”体系在地震作用下的受力性能尚不明确、采取何种阻尼器连接形式最为合适等问题函待解决。为此,本文基于Open Sees有限元软件开展“框架-拼装摇摆墙”体系的简化建模研究,并分析了“框架-拼装摇摆墙”体系的抗震性能,主要内容和结论包括:(1)基于已有的框架、摇摆墙和拼装摇摆墙的低周往复加载试验成果,利用Open Sees有限元软件建立数值仿真简化分析模型,并与试验结果进行对比。结果表明,本文建立的简化分析模型可靠有效,可用于“框架-拼装摇摆墙”体系的研究。(2)考虑不同的摇摆机制,对框架-底部开缝摇摆墙、框架-底部铰接摇摆墙分别进行了Pushover分析。结果表明,相比于框架-底部开缝摇摆墙体系,框架-底部铰接摇摆墙体系承载力和刚度小,耗能效果略差,但是墙体承受的弯矩和剪力更小,框架结构的层间变形更均匀。因此,墙底铰接对框架-摇摆墙体系的受力更为有利,整体结构抗震性能更好。(3)对比传统框架-摇摆墙和框架-拼装摇摆墙的抗震性能,并研究了不同拼装墙片数、不同开缝位置等对框架-拼装摇摆墙结构体系的影响。结果表明,框架-拼装摇摆墙屈服位移、峰值位移、结构限值以及延性有一定的提高,且拼装墙体弯矩大幅度的降低,如墙片数为3的时候减小了12.38%,地震作用下所受地震力更小。但是当墙片数增加到4时,结构的抗震性能开始变差。因此建议工程中拼装墙片数设置为2-3段。分析结果还表明,当开缝位置远离框架薄弱层且设置在摇摆墙下部时,结构体系的承载力更高、延性更好,且层间变形更均匀。(4)在框架-拼装摇摆墙体系中,研究了仅采用刚性杆、金属阻尼器和粘滞阻尼器作为单一连接件,以及使用粘滞阻尼器与刚性杆作为组合连接件对框架-拼装摇摆墙抗震性能的影响。结果表明,使用金属阻尼器或粘滞阻尼器可将框架-摇摆墙的最大层间位移角控制在抗震规范限值内,但存在薄弱层较突出的问题。同时使用刚性杆和粘滞阻尼器作为组合连接构件可明显改善薄弱层层间位移角突出的情况,使层间变形更均匀。
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