采用全装配式楼盖的建筑结构动力特性与地震响应规律研究

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近年来,由于装配式建筑具有高效率、质量好、建设周期短、施工节奏快、环保节约等特点,成为建筑业未来的发展方向及合理性选择。现浇楼盖和装配整体式楼盖建筑结构进行抗震设计时,常采用刚性楼盖假定计算建筑结构的位移和内力,对于新型全装配式RC楼盖来说,由于其平面内刚度有限,在水平荷载作用下将产生显著的平面内变形,其刚性隔板作用难以达到,因此进行采用全装配式RC楼盖建筑结构抗震性能的研究至关重要。本文以采用分布式连接新型全装配式RC楼盖的建筑结构为研究对象,采用数值分析方法,对结构的动力特性与地震响应规律等方面进行研究和探讨,为今后该体系的研究和应用提供理论依据。主要内容如下:(1)基于等效梁模型理论,同时考虑分布式机械连接件拉、压刚度不等假定和框架边梁对平面内刚度影响,推导了分布式连接新型全装配式RC楼盖平面内刚度计算方法,并以试验验证了该方法的可行性。(2)研究了高层建筑结构的动力特性。运用有限元分析程序建立采用新型全装配式RC楼盖建筑结构的等效模型和同尺寸、同布置的传统现浇建筑结构的有限元分析模型,分析结构的振型和周期性并进行对比;采用新型全装配式RC楼盖的建筑结构的周期大于现浇建筑结构的周期;与现浇结构相比,在进行新型楼盖建筑结构抗震设计时,需要增加振型的数量,即需要考虑高阶振型的影响。(3)进行了多高层建筑结构的地震响应分析。建立整体建筑结构数值分析模型,进行动力弹性时程分析;在水平地震作用下,新型全装配式RC楼盖的平面内变形较为明显,楼板平面内变形效应在结构中部几层较为明显,在结构的底部和顶部几层较小;由于新型楼盖发生了平面内变形,致使各榀抗侧力结构在水平地震作用下的内力分配与现浇结构相比发生了显著变化,剪力墙结构承担的水平地震剪力减小,而框架部分承担的水平地震作用增大;新型全装配式楼盖建筑结构的楼层加速度得到不同程度的放大,同一楼层不同榀抗侧力结构的楼层加速度放大系数存在较大的差异。建议在确定楼盖水平设计荷载时考虑这一差异性,采用考虑楼盖实际刚度的“串并联多质点系”空间结构振动模型,进行结构的抗震分析与设计。(4)进行了高层建筑结构的单调推覆有限元分析。采用施加侧向振型荷载并基于目标的位移控制法进行push-over分析,研究新型全装配式RC楼盖建筑结构的结构性能和塑性铰的发展及屈服机制;在罕遇地震作用下,采用新型全装配式RC楼盖的建筑结构与现浇结构相比,基底剪力减小,地震作用加大;层间位移角满足规范规定的弹塑性层间位移角限值,使结构满足“大震不倒”的要求;塑性铰主要出现在结构的中部,属于薄弱环节,应对其予以注意。本文关于采用分布式连接新型全装配式RC楼盖的建筑结构抗震性能的研究成果,对完善全装配式建筑结构的抗震设计方法,解决全装配式建筑结构体系抗震设计中的基本问题,创新全干式RC楼盖结构体系具有重要的理论意义和现实意义。
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