基于非线性动力分析的框—剪结构抗震规定的验证

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我国设计规范虽然已经根据试验结果、震害及工程经验,并借鉴国外成熟规范经验制定了有关框架-剪力墙结构的系列设计方法和抗震措施,但至今未经有效措施进行检验。近年来,国外已有若干利用非线性动力反应分析程序对典型结构系列进行多条地震波输入下的分析,以便验证规范抗震设计方法和措施有效性的先例。为了填补我国规范在这方面的空白,本论文利用已经编制完成并经认真验证的适用于钢筋混凝土框架结构、框架-剪力墙结构和框架-核心筒结构的拟三维非线性动力反应分析程序TS-EPA,对七个高度小于60m 的典型框架-剪力墙结构进行了多波输入下的非线性动力反应分析。这些结构是严格按照我国修订后的《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)、《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)和《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2002)设计的,分别是: (1) 8 度区(0.2g)16 层和18 层框架-剪力墙结构(细长连梁)各两个,分别按连梁刚度折减和不折减方案进行结构设计; (2) 8 度区(0.3g)16 层框架-剪力墙结构(细长连梁)两个,分别按连梁刚度折减和不折减方案进行结构设计; (3) 8 度区(0.3g)18 层框架-剪力墙结构(小跨高比连梁)一个,按连梁刚度折减进行结构设计; 通过对以上七种典型框架-剪力墙结构所进行的三个水准下的多波输入非线性动力反应分析,对上述我国规范的抗震措施的效果作了初步考察,得出了以下结论: ①在罕遇地震下所有七个算例的分析结果均表明,其框架部分的所有构件都处在弹性工作状态。这说明,就本文所选结构而言,设计规范对8 度区高度小于60m 的框架-剪力墙结构中的框架部分降低一级抗震等级的做法是可行的。②在罕遇地震下七个算例的分析结果均表明,框架-剪力墙中的洞口连梁首先进入屈服后状态。且相当一部分洞口连梁两端普遍进入屈服后状态,其最大当量转角延性比可达2.5 的水准。这表明洞口连梁是框架-剪力墙结构的第一线抗震构件。因此,为了能使洞口连梁发挥其重要抗震作用,应对洞口连梁的抗震抗剪问题及保证洞口连梁延性需求的构造措施给予更多的关注。③在本文的七个算例中,有三组结构对洞口连梁分别按考虑和不考虑刚度折减进行了设计,从各结构在罕遇地震作用下的反应和洞口连梁的延性需求来看,对洞口连梁进行刚度折减会给框架-剪力墙结构的动力反应带来少许不利影响。
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