帶深連梁的框架-抗震墻結(jié)構(gòu)抗震優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、框架-抗震墻結(jié)構(gòu)兼顧建筑使用空間大、結(jié)構(gòu)整體性好和抗側(cè)剛度大等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于高層建筑中。隨著高層建筑優(yōu)化理論的發(fā)展，結(jié)構(gòu)工程師在實際工程中更加注重結(jié)構(gòu)的抗震概念設(shè)計和整體優(yōu)化。因此，如何有效優(yōu)化框架-抗震墻結(jié)構(gòu)，以達(dá)到在地震作用下，結(jié)構(gòu)設(shè)有多道抗震防線來耗散地震能量及良好的延性，成為當(dāng)前結(jié)構(gòu)優(yōu)化的發(fā)展方向。
　　本文針對框架-抗震墻結(jié)構(gòu)這種在高層建筑中被廣泛應(yīng)用的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行了分析研究。在地震作用下，由于抗震墻是作為結(jié)構(gòu)的第一

2、道抗震防線，其合理設(shè)計（包括形式、布設(shè)位置和數(shù)量）都對框架-抗震墻結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能和抗震性能有重大的影響。為了提高抗震墻的延性，主要通過控制其中連梁部分和墻肢根部這兩個薄弱部位，來實現(xiàn)結(jié)構(gòu)中第一道抗震防線有兩道子防線作用。理想的結(jié)構(gòu)耗能破壞模式是使抗震墻中連梁先發(fā)生破壞，作為第一道抗震子防線。而結(jié)構(gòu)中經(jīng)常出現(xiàn)深連梁（跨高比小于2.5的連梁），以往的震害表明，在地震作用下常會發(fā)生“X形”剪切破壞，為了提高其延性，本論文框架-抗震墻結(jié)構(gòu)中的深

3、連梁采用新配箍方式。新配箍方式是在深連梁截面高度范圍內(nèi)配設(shè)分層封閉箍筋，并在采用無粘結(jié)技術(shù)對箍筋頂、底部的縱筋靠近墻肢1/4梁高的長度范圍內(nèi)套上PVC套管進(jìn)行處理。為了進(jìn)一步的優(yōu)化框架-抗震墻結(jié)構(gòu)，本論文在抗震墻和框架柱之間也加入了此種深連梁，來提高結(jié)構(gòu)抗側(cè)移能力。在水平荷載作用下，對本文提出的帶深連梁的框架-抗震墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行變形協(xié)調(diào)分析，并對一個8度抗震設(shè)防烈度的框架-抗震墻結(jié)構(gòu)實例用加入深連梁和不加入深連梁兩種結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行對比分析，得

4、到一些初步成果：
　　（1）地震作用下，帶深連梁的聯(lián)肢墻在框架-抗震墻結(jié)構(gòu)中具有三道抗震子防線。通過分析框架-抗震墻結(jié)構(gòu)協(xié)同微分方程的解y(x)，得到框架-抗震墻鉸結(jié)體系存在最佳剛度特征值區(qū)間，約為λ=1～3。而對于框架-抗震墻剛接體系，由于連梁剛度貢獻(xiàn)的介入，可以將其最佳剛度特征值區(qū)間適當(dāng)?shù)臄U(kuò)大。
　?。?）、通過分析框架-抗震墻結(jié)構(gòu)位移曲線特性，指出結(jié)構(gòu)反彎點高度處的層間側(cè)移角為最大，并給出在倒三角形荷載作用下框架-抗震

5、墻結(jié)構(gòu)層間側(cè)移角最大值公式。用MATLAB數(shù)學(xué)軟件對算例進(jìn)行計算，得出的結(jié)構(gòu)最大層間位移角與采用PKPM軟件的電算計算結(jié)果一致，驗證了公式的正確性。利用地震作用與抗震墻抗側(cè)剛度之間的關(guān)系，選取抗震墻抗側(cè)剛度為優(yōu)化設(shè)計變量，利用《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB50011-2010（簡稱《新規(guī)范》）規(guī)定的層間位移角限值為約束條件，同時以結(jié)構(gòu)剪重比、剛重比、框架樓層剪力等結(jié)構(gòu)要求為約束條件，建立起使框架-抗震墻結(jié)構(gòu)水平地震作用（即目標(biāo)函數(shù)）最小的抗震

6、墻抗側(cè)剛度優(yōu)化數(shù)學(xué)模型。
　?。?）、把帶深連梁的聯(lián)肢墻看作是剛性伸臂結(jié)構(gòu)，通過協(xié)調(diào)分析計算出剛性伸臂結(jié)構(gòu)的頂點位移，將其折算成一個等效豎向懸臂桿，得出該抗震墻的抗側(cè)剛度。并分析框架-抗震墻結(jié)構(gòu)中深連梁的最優(yōu)位置和數(shù)量，給出了簡化公式，在深連梁的實際布置時還應(yīng)參考結(jié)構(gòu)的最大層間位移角樓層。
　?。?）、相同布置形式和相同截面的普通框架-抗震墻結(jié)構(gòu)，在X、Y向地震作用下最大層間位移角皆不滿足《新規(guī)范》規(guī)定的限值。而若在Y向布置