密肋壁板結(jié)構(gòu)數(shù)值計(jì)算分析及基于性能（位移）的抗震設(shè)計(jì)方法研究.pdf

1、密肋壁板結(jié)構(gòu)是一種節(jié)能、抗震的建筑結(jié)構(gòu)新體系。目前，對(duì)其在多層及高層房屋建筑中的理論與應(yīng)用研究已取得了重要的階段性成果，但對(duì)該結(jié)構(gòu)體系基于性能(位移)的數(shù)值計(jì)算分析與抗震設(shè)計(jì)理論研究尚處于空白，特別是對(duì)結(jié)構(gòu)既能進(jìn)行數(shù)值計(jì)算分析，又能進(jìn)行工程設(shè)計(jì)的軟件亟待解決。本文就密肋壁板結(jié)構(gòu)基于性能(位移)的計(jì)算模型、彈塑性分析程序以及結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)方法等方面進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究與分析，主要完成的工作有： 1.在對(duì)前期實(shí)驗(yàn)研究成果分析的基礎(chǔ)上

2、，建立了密肋復(fù)合墻體非線性帶鉸剛架—斜撐模型，考慮桿件兩端剛域、塑性鉸性能，研發(fā)了彈塑生分析程序MRCS，求解墻體在豎向荷載和水平荷載共同作用下的變形、延性性能、失效模式等，從而實(shí)現(xiàn)密肋復(fù)合墻體彈塑生分析全過(guò)程。同時(shí)分析了影響帶鉸剛架—斜撐模型有效性的主要因素，并應(yīng)用程序MRCS對(duì)實(shí)際結(jié)構(gòu)進(jìn)行了數(shù)值模擬補(bǔ)充試驗(yàn)。 2.基于密肋壁板結(jié)構(gòu)的豎向構(gòu)件、水平構(gòu)件及填充塊材在空間結(jié)構(gòu)構(gòu)造上的特殊性，以子結(jié)構(gòu)技術(shù)為出發(fā)點(diǎn)，建立了結(jié)構(gòu)空間非線

3、性帶鉸剛架—斜撐子結(jié)構(gòu)嵌套模型，考慮桿件兩端剛域、塑性鉸性能及空間作用性能，研發(fā)了彈塑性分析程序MRSS。利用子結(jié)構(gòu)的靜力凝聚技術(shù)縮減結(jié)構(gòu)自由度，對(duì)密肋壁板結(jié)構(gòu)進(jìn)行了空間彈塑生分析；利用動(dòng)態(tài)子結(jié)構(gòu)中的自由界面模態(tài)綜合法對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了模態(tài)分析，從而實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)彈塑生分析及動(dòng)力特性分析。同時(shí)通過(guò)與密肋壁板結(jié)構(gòu)擬動(dòng)力試驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比，分析了結(jié)構(gòu)變形性能及動(dòng)力特性的影響因素。 3.在研究密肋壁板結(jié)構(gòu)倒塌機(jī)制的基礎(chǔ)上，采用大變形單元，運(yùn)用Mon

4、teCarlo隨機(jī)模擬方法，建立了同時(shí)考慮幾何非線性和材料非線性的密肋壁板結(jié)構(gòu)倒塌分析隨機(jī)模型，研發(fā)了結(jié)構(gòu)倒塌隨機(jī)模擬程序CPRA，求解結(jié)構(gòu)倒塌過(guò)程的出鉸順序、失效模式和變形性能，并通過(guò)實(shí)際構(gòu)件的倒塌分析驗(yàn)證了隨機(jī)模型和程序模擬方法的可靠性。 4.通過(guò)與現(xiàn)行工程設(shè)計(jì)軟件的對(duì)比分析，對(duì)實(shí)例結(jié)構(gòu)進(jìn)行了模態(tài)分析和Pushover分析，比較了密肋壁板結(jié)構(gòu)不同荷載分布模式下結(jié)構(gòu)的位移反應(yīng)、塑生鉸發(fā)展及失效模式，驗(yàn)證了本文提出的帶塑性鉸剛架

5、—斜撐子結(jié)構(gòu)嵌套模型和本文編制的程序MRSS的實(shí)用性和可操作性。 5.在密肋壁板結(jié)構(gòu)數(shù)值計(jì)算分析的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)分災(zāi)抗震設(shè)計(jì)和能量反應(yīng)抗震設(shè)計(jì)方法的研究，探討了基于性能的結(jié)構(gòu)實(shí)用抗震設(shè)計(jì)方法，提出了密肋壁板結(jié)構(gòu)分災(zāi)設(shè)計(jì)和能量設(shè)計(jì)的關(guān)鍵步驟及措施。 本文的創(chuàng)新之處在于： 1.密肋壁板結(jié)構(gòu)彈塑生分析計(jì)算模型的建立結(jié)合密肋壁板結(jié)構(gòu)的獨(dú)特構(gòu)造及前期試驗(yàn)研究結(jié)果，首次提出復(fù)合墻體的帶塑性鉸剛架—斜撐模型、密肋結(jié)構(gòu)的空間

6、帶塑性鉸剛架—斜撐子結(jié)構(gòu)嵌套模型，為結(jié)構(gòu)的計(jì)算分析提供了可靠的理論基礎(chǔ)。 2.密肋壁板結(jié)構(gòu)彈塑生分析程序的開(kāi)發(fā)首創(chuàng)符合密肋壁板結(jié)構(gòu)特性的結(jié)構(gòu)計(jì)算分析程序MRCS和MRSS，分別用于復(fù)合墻體和密肋結(jié)構(gòu)的彈塑性分析和動(dòng)力特性分析，其不僅可用于結(jié)構(gòu)的數(shù)值計(jì)算分析，還可用于結(jié)構(gòu)的工程設(shè)計(jì)，填補(bǔ)了密肋壁板結(jié)構(gòu)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)分析工具的空白。 3.倒塌隨機(jī)分析模型和分析程序的建立引入概率思想，首次建立大變形帶塑性鉸剛架—斜撐隨機(jī)模型

7、并研發(fā)密肋壁板結(jié)構(gòu)抗倒塌分析程序CPRA，提出密肋壁板結(jié)構(gòu)分級(jí)釋放能量的抗震設(shè)計(jì)思想。 4.MRSS程序在實(shí)際工程中的應(yīng)用通過(guò)與現(xiàn)行工程設(shè)計(jì)軟件對(duì)比分析，首次將MRSS程序用于國(guó)家建設(shè)部科技節(jié)能示范小區(qū)“唐山榮泰園小區(qū)”的設(shè)計(jì)，通過(guò)結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性計(jì)算和Pushover分析驗(yàn)證了MRSS的先進(jìn)性及可操作性。本文提出的計(jì)算方法已納入陜西省、河北省工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)《密肋壁板結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(DBJ/T61-43-2006、DB13(J)64-