基于層單元的框剪結(jié)構(gòu)剪力墻剛度優(yōu)化.pdf

1、框剪結(jié)構(gòu)具有框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)兩者的優(yōu)點(diǎn)，在抗震性能和結(jié)構(gòu)平面布置上都具有較大的優(yōu)勢(shì)，在高層建筑中應(yīng)用非常廣泛?？蚣艚Y(jié)構(gòu)中剪力墻的剛度從抗震上講要求其不能太小，從經(jīng)濟(jì)上講又要求其不能太大，在初步設(shè)計(jì)時(shí)如何快速、高效、合理地確定剪力墻的剛度是本文研究的重點(diǎn)。
　　 本文采用離散一連續(xù)化方法，建立了層單元模型，在單元內(nèi)部框架和剪力墻的變形是連續(xù)的，在單元與單元之間是離散的。首先，以等剛度框剪結(jié)構(gòu)連續(xù)化撓曲微分方程為基礎(chǔ)，推導(dǎo)了變剛

2、度框剪結(jié)構(gòu)一般單元的單元?jiǎng)偠确匠?，考慮不同荷載形式對(duì)結(jié)構(gòu)位移的影響，推導(dǎo)了四種荷載形式下框剪結(jié)構(gòu)的單元?jiǎng)偠确匠?，利用編制的?jì)算機(jī)程序，將單元?jiǎng)偠染仃嚱M裝成總體剛度矩陣，建立了總體剛度方程?？紤]高振型的影響，用振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算結(jié)構(gòu)所受到的水平地震荷載，并推導(dǎo)了結(jié)構(gòu)基底內(nèi)力與總水平地震荷載的關(guān)系式。其次，建立了以剪力墻抗彎剛度為設(shè)計(jì)變量，以地震作用剪力為目標(biāo)函數(shù)的剪力墻剛度優(yōu)化模型，提出了用剛度折減系數(shù)法考慮罕遇地震對(duì)結(jié)構(gòu)影響的方法，并

3、用MATLAB語(yǔ)言編寫了計(jì)算框剪結(jié)構(gòu)位移和剪力墻最優(yōu)剛度的程序。然后，以一個(gè)算例為基礎(chǔ)演示了程序的應(yīng)用，計(jì)算了結(jié)構(gòu)的剛度特征值，各個(gè)振型下的周期，水平地震力，總地震力，以及三種荷載形式下結(jié)構(gòu)的樓層位移和層間側(cè)移角，并算得了結(jié)構(gòu)的最優(yōu)剪力墻剛度。最后，通過程序法、解析法和組合單元有限元法對(duì)算例計(jì)算結(jié)果的對(duì)比，說明該程序的計(jì)算精度介于解析法和傳統(tǒng)有限元法之間，能夠滿足結(jié)構(gòu)初步設(shè)計(jì)的需要，而且其計(jì)算效率非常的高，是一種可用于結(jié)構(gòu)初步設(shè)計(jì)的理想