考慮混凝土樓板和砌體填充墻作用的鋼框架彈塑性地震反應分析.pdf

1、在住宅產業(yè)化政策的推動下，近年來我國鋼結構住宅體系的研究和應用與日俱增。隨著鋼結構住宅這種量大面廣的建筑的不斷發(fā)展，對鋼結構框架體系抗震性能更加深入的研究，已成為擺在我們面前急需解決的課題。目前國內外已有不少試驗研究和震害調查，均表明混凝土樓板的組合作用及砌體填充墻的存在，會對鋼框架的自振特性和地震反應產生較大影響，但關于這兩種影響并沒有提出很好的理論分析模型。本文在現有純鋼框架理論研究的基礎上，提出了考慮樓板組合作用后的框

2、架組合梁分析模型，及框架填充墻的分析模型，利用建立的理論模型進行鋼框架體系整體分析，研究混凝土樓板和砌體填充墻對鋼框架地震反應的影響，進一步對鋼框架抗震設計提出合理建議。為建立框架組合梁分析模型，本文首先進行了鋼—混凝土組合梁的彈性單元分析?；贜ewmark部分相互作用理論，推導了組合梁平衡微分方程。在此基礎上，建立了能考慮混凝土翼板和鋼梁部分相互作用的框架組合梁單元彈性剛度方程。算例分析表明，樓板組合作用對鋼框架結構的剛

3、度影響較大，并分析了接觸面剪切模量的影響。接下來，本文對鋼—混凝土組合梁截面的滯回性能進行了研究。通過大量數值計算，分析了各種因素對截面滯回性能的影響，進而建立了組合梁截面彎矩—曲率滯回模型。最后，根據框架組合梁在水平地震作用下的受力變形特點，基于集中塑性鉸理論，建立了框架組合梁單元分段變剛度Clough模型彈塑性單元剛度方程。目前，我國關于填充墻鋼框架靜力和動力性能的研究還較少，而我國現行建筑抗震設計規(guī)范中，對鋼框架填充墻

4、的規(guī)定也還很不完善?；谶@種現狀，本文首先根據國內外現有的填充墻鋼框架研究文獻，分析總結了填充墻鋼框架結構的靜力性能及其影響因素、動力及滯回性能特點、結構強度和剛度分析方法等。進而，針對目前我國建筑市場上大量采用的蒸壓輕質加氣混凝土(ALC)砌塊，結合文獻的試驗研究成果，提出了ALC砌塊框架填充墻的等效斜撐分析模型，并建立了斜撐單元的恢復力模型，通過理論分析與試驗結果對比，驗證了本文模型的合理性和有效性。進行了帶墻鋼框架試驗

5、模型的模擬地震振動臺試驗研究。根據試驗現象及試驗結果分析，發(fā)現嵌砌在框架內的填充墻較各類外掛墻板，對鋼框架動力特性和地震反應的影響更為顯著。進—步又針對ALC砌體填充墻鋼框架進行了振動臺試驗，利用本文提出的框架組合梁和鋼框架填充墻分析模型，對試驗模型的地震反應進行了模擬，取得了令人滿意的效果。最后，通過單層和三層平面鋼框架典型結構的彈塑性地震反應分析，分別研究了考慮樓板組合作用和填充墻強度剛度貢獻，對鋼框架結構自振頻率、位移反

6、應、內力反應及結構破壞時框架梁柱塑性鉸數量和分布的影響。分析表明，填充墻的存在可能對鋼框架的地震反應造成不利影響。因此，通過變化鋼框架和填充墻的層剛度比，同時考慮填充墻的不同布置，研究了填充墻對鋼框架柱小震下軸力的影響，得出了有益的結論。結合上述混凝土樓板和砌體填充墻對鋼框架地震反應的影響研究，提出了鋼框架抗震設計的合理建議。本文研究尚屬探索性階段，關于混凝土樓板和砌體填充墻對鋼框架抗震性能的影響，今后還需進行大量的試驗和理