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随着我国城镇化的进程和西部地区的开发,对山地建筑的需求日益增加,而山地掉层框架结构是山地建筑结构的典型代表形式。山地掉层框架结构的突出特点是刚度沿竖向分布严重不均匀,这导致其在地震作用下的响应和平地框架有很大差异。和普通平地框架结构相比,山地掉层框架结构的上接地层及以上部分地震反应较大,而下部掉层部分地震反应比普通框架结构要小,在上接地层附近会出现明显的薄弱部位,在地震中易出现上接地柱柱端出铰而引起的层屈服破坏现象。
轻型消能摇摆架是摇摆结构的新兴形式,主要由下部和地基铰接的钢架和底部附加的自复位消能支撑(SCED)结合而成。和传统的摇摆墙结构相比,这种轻型消能摇摆架不仅自重小,施工方便,便于实现对现有结构的加固修复,而且由于底部附加的消能复位构件,还可以具备较好的耗能能力和自复位特性。
本文结合了轻型消能摇摆架和混凝土山地掉层框架结构,组成了新型的轻型消能摇摆架-山地掉层框架结构。通过有限元软件OpenSEES,建立了一系列基于7度(0.15g)地区的不同掉层层数、不同掉层部分跨数、不同摇摆架设置位置和不同摇摆架刚度比的轻型摇摆架-山地掉层框架结构的有限元模型,输入不同的地震波,并按照小震、中震和大震的情况,进行弹塑性动力时程分析,探究不同条件下轻型消能摇摆架对山地掉层框架结构抗震性能的影响。本文的主要研究内容如下:
首先,通过模拟实验室中完成的某山地掉层框架结构的拟静力试验,验证本文采用有限元软件OpenSEES进行弹塑性动力时程分析时所建模型的可靠性。然后,设计了6个不同掉层、掉跨的山地掉层框架结构以及相对应的轻型摇摆架-山地掉层框架结构算例模型,进行动力弹塑性时程分析,从最大层位移、最大层间位移角、层剪力、层耗能比和梁柱耗能比等方面,探究设置轻型消能摇摆架前后山地掉层框架结构抗震性能的变化规律。其次,设计出不同设置位置和不同刚度比的轻型消能摇摆架-掉层框架结构算例模型,通过动力弹塑性时程分析,分析结构在模态、最大层位移、最大层间位移角、层剪力以及层间位移集中系数等指标上的差异,进一步探究轻型消能摇摆架-掉层框架结构的抗震性能。最后,设计了9个不同掉层、掉跨的轻型摇摆架-山地掉层框架结构算例模型,并开展动力弹塑性时程分析,从模态分析、最大层位移、最大层间位移角、层剪力、耗能能力等方面,探究不同掉层和不同掉跨轻型摇摆架-山地掉层框架结构抗震性能的变化规律。
轻型消能摇摆架是摇摆结构的新兴形式,主要由下部和地基铰接的钢架和底部附加的自复位消能支撑(SCED)结合而成。和传统的摇摆墙结构相比,这种轻型消能摇摆架不仅自重小,施工方便,便于实现对现有结构的加固修复,而且由于底部附加的消能复位构件,还可以具备较好的耗能能力和自复位特性。
本文结合了轻型消能摇摆架和混凝土山地掉层框架结构,组成了新型的轻型消能摇摆架-山地掉层框架结构。通过有限元软件OpenSEES,建立了一系列基于7度(0.15g)地区的不同掉层层数、不同掉层部分跨数、不同摇摆架设置位置和不同摇摆架刚度比的轻型摇摆架-山地掉层框架结构的有限元模型,输入不同的地震波,并按照小震、中震和大震的情况,进行弹塑性动力时程分析,探究不同条件下轻型消能摇摆架对山地掉层框架结构抗震性能的影响。本文的主要研究内容如下:
首先,通过模拟实验室中完成的某山地掉层框架结构的拟静力试验,验证本文采用有限元软件OpenSEES进行弹塑性动力时程分析时所建模型的可靠性。然后,设计了6个不同掉层、掉跨的山地掉层框架结构以及相对应的轻型摇摆架-山地掉层框架结构算例模型,进行动力弹塑性时程分析,从最大层位移、最大层间位移角、层剪力、层耗能比和梁柱耗能比等方面,探究设置轻型消能摇摆架前后山地掉层框架结构抗震性能的变化规律。其次,设计出不同设置位置和不同刚度比的轻型消能摇摆架-掉层框架结构算例模型,通过动力弹塑性时程分析,分析结构在模态、最大层位移、最大层间位移角、层剪力以及层间位移集中系数等指标上的差异,进一步探究轻型消能摇摆架-掉层框架结构的抗震性能。最后,设计了9个不同掉层、掉跨的轻型摇摆架-山地掉层框架结构算例模型,并开展动力弹塑性时程分析,从模态分析、最大层位移、最大层间位移角、层剪力、耗能能力等方面,探究不同掉层和不同掉跨轻型摇摆架-山地掉层框架结构抗震性能的变化规律。