框-剪结构考虑剪力墙剪切变形影响的剪力墙合理数量

基于框-剪结构协同工作的连续化分析原理,文章得到了考虑剪力墙剪切变形影响的框-剪结构刚接体系的剪力墙合理数量计算式,并与不考虑剪力墙剪切变形影响的铰接体系和刚接体系的计算式进行比较,分析了它们在确定剪力墙合理数量上的相似和不同。通过算例讨论了框-剪结构的具体剪力墙合理数量值,分析了剪力墙剪切变形和连梁约束刚度对其影响程度,并得出剪力墙的剪切变形对剪力墙合理数量的影响比连梁约束刚度弱;考虑剪力墙剪切变形影响的刚接体系的剪力墙合理数量比不考虑剪力墙剪切变形影响的铰接体系和刚接体系均少,使得结构在安全前提下更加经济合理。     

50米以上高层建筑在地震荷载下剪力墙数量的确定

本文将框一剪结构模拟成为下端固定承受地震荷载的悬臂梁,建立了在梁某一水平截面上的剪力平衡方程。用微分方程法推出了考虑剪力墙弯曲变形和框架柱轴向变形时的结构变形曲线;并考虑了框架柱轴向变形对结构自振周期的影响,用能量法导出了周期的计算公式;用施加顶部集中荷载的简化方法模拟了高振型的影响。这样,建立了考虑剪力墙弯曲变形,框架柱轴向变形和高振型影响的数学模型,用于确定剪力墙的最优数量。最后给出一个工程实例说明此数学模型的解。本文是框架一剪力墙高层建筑(高度50米以下)结构抗地震荷载剪力墙数量优化分析工作的继续。     

砖混组合结构特征刚度系数对混凝土墙数量的影响

根据砌体墙钢筋混凝土墙组合结构的受力特点,提出了在地震作用下混凝土剪力墙合理数量的计算公式,公式中混凝土墙数量的取值参数的主要影响因素为:场地特征周期、抗震设防烈度、弹性层间位移角限值、组合结构特征刚度系数、非承重墙的自振周期折减系数等。并针对刚度特征系数这一主要影响因素,给出混凝土剪力墙合理数量计算公式中混凝土墙数量的取值参数在不同抗震等级、不同场地类别和设计分组的情况下的取值表。算例表明方法简单实用,可用于地震区此类组合结构的初步设计阶段。     

基于OpenSEES的剪力墙低周往复荷载试验的数值分析

框支剪力墙结构的广州花园酒店,原结构及改造后结构均不满足我国现行规范的抗震构造要求,为了了解改造前后结构的剪力墙抗震性能,本文作者对不同配筋与构造的剪力墙进行了低周往复荷试验,同时采用多竖向弹簧单元（MVLEM）,通过二次开发编制了基于OpenSEES的剪力墙结构分析程序SWNA,通过SWNA对剪力墙结构进行低周往复试验数值模拟,结果表明该数值方法能够较很好地从宏观上模拟剪力墙弹塑性行为,包括中和轴移动,剪切变形影响、局部塑性状态及破坏机制等。MVLEM单元可以通过比较少的自由度模拟剪力墙结构,节省大量计算时间,适用于高层建筑结构的整体弹塑性分析及基于性能的抗震评定。 关键词:剪力墙 低周往复荷载试验 OpenSEES MVLEM 弹塑性分析     

剪力墙最优刚度及其计算机实现

系统地提出了高层框架－剪力墙结构中的剪力墙最优刚度的概念，解决长期以来困绕着高层框架－剪力墙结构设计中剪力墙数量合理确定的困难，提供一种确定剪力墙数量的科学方法。在分析剪力墙赐度与地震作用相互关系的基础上，建立确定了剪力墙最优刚度的数学模型。同时，考虑剪力墙剪切变形，框架住的轴向变形，剪力墙基础的转动，以及剪力墙刚度沿结构高度变化对剪力墙最优刚度的影响。     

基于OpenSEES的剪力墙低周往复试验的数值分析

为了解不同构造剪力墙的抗震性能,以广州花园酒店的框支剪力墙结构为研究对象,对不同配筋与构造的剪力墙进行了低周往复试验,并采用多竖向弹簧单元（MVLEM）,通过二次开发编制了基于OpenSEES的剪力墙结构分析程序SWNA,通过SWNA对剪力墙结构进行低周往复试验数值模拟.结果表明：该数值方法能够较好地从宏观上模拟剪力墙的弹塑性行为,包括中和轴移动、剪切变形、局部塑性状态及破坏机制等;MVLEM单元可以通过比较少的自由度模拟剪力墙结构,比微观单元节省大量计算时间,适用于高层建筑结构的整体弹塑性分析及基于性能的抗震评定.     

关于抗震墙最优配置若干问题的探讨

本文分析了框架梁柱剪切变形、柱和抗震墙轴向变形、框架梁柱刚度等因素对高层建筑框架—抗震墙结构抗震墙最优刚度的影响。并通过抗震墙优化设计算例,比较了准则法和规划法在研究抗震墙最优设计中的异同及对优化结果的影响。     

高层轻砼框支剪力墙结构延性设计

结合工程设计，分析了高层轻砼框支剪力墙结构的变形特点，导出了考虑边缘构件砼及钢筋作用的结构构件屈服强度和极限强度的计算公式，编制了计算程序．对实际结构进行了多波输入地震反应的弹性和弹塑性时程计算，论述了地震波、结构构件的弹性参数等因素对变形分析的影响．还推导建立了用控制结构薄弱层层间变位方法确定落地剪力墙合理数量和框支柱截面尺寸的简化计算方法，提出了结构层刚度和层抗剪屈服强度计算公式，并通过实际工程二次设计的变形控制与验算，考察了本文方法的合理性，表明计算精度满足工程设计的需要．     

考虑剪力墙剪切变形影响的框架-剪力墙结构分析的传递矩阵法

考虑剪力墙剪切变形影响、连梁固结连接条件,利用变分原理,建立框架-剪力墙结构分析模型的微分方程。推导微分方程的初参数解,进而建立适应变刚度结构分析的传递矩阵法,给出均布荷载和倒三角形分布荷载作用的传递矩阵荷载附加项的计算公式,导出顶部集中荷载、顶部集中弯矩、沿高度方向均布荷载和倒三角形分布荷载作用下的挠度、转角、剪力墙弯矩、剪力的计算公式。以2个铰结体系框架-剪力墙为例,对计算公式进行验证。研究结果表明:当连梁等效抗弯刚度为0 k N·m/m时固结体系可退化成铰结体系,当剪力墙抗剪刚度趋于无穷大时,弯剪型剪力墙可退化为不考虑剪切变形的弯曲型剪力墙,因此,本文微分方程可适应于多种模型的计算;采用传递矩阵法分析变刚度框架-剪力墙结构,其计算结果与采用平均刚度法的理论解析解结果较吻合,证明传递矩阵法与平均刚度法都具有可行性,但若提高计算精度,则应采用能考虑变刚度特征的传递矩阵法或有限元法;考虑剪力墙剪切变形影响的本文计算公式所得计算结果与其他公式所得结果有一定差别。     

联肢剪力墙的弹塑性有限元分析

联肢剪力墙在地震作用下的非线性分析具有重要的研究意义,根据高层建筑结构联肢剪力墙的特点,将两元件墙单元与多弹簧连梁单元组合,对钢筋混凝土联肢剪力墙作弹塑性有限元分析.采用应变硬化的弹塑性应力应变关系描述钢筋,引入约束影响系数以考虑连梁箍筋对混凝土应力应变关系的影响,提出一种可以反映连梁弹塑性剪切变形的计算模型.验证了同济大学一组联肢剪力墙试验,计算结果与试验结果相符证明了模型的有效性.但滞回模型的骨架曲线有待进一步改进,以考虑下降段的影响.     

基于优化原理框-剪结构中剪力墙合理数量

通过对两种层间最大位移角计算方法的对比分析,指出采用位移曲线二阶求导的方法是可行的.以结构协同工作的连续化分析及我国现行抗震设计规范反应谱理论为出发点,以结构地震作用最小为目标函数,最大层间位移角为约束条件建立优化模型,并用MATLAB高级语言编写了三种常见的荷载作用下的优化程序.通过算例计算了不同设防烈度、场地土类别及设计分组下剪力墙的合理数量,结果表明所需的剪力墙合理数量与设防烈度呈非线性关系;当结构较规则时,该法对超过40 m的高层建筑仍然适用.该模型能反映出结构高度、结构重量等因素对剪力墙合理数量的影响,且简单、实用,可供初步设计使用.     

新型框剪结构在地震作用下的性能研究

抵抗水平荷载与地震作用是高层建筑结构设计的主要矛盾,剪力墙结构、框架-剪力墙结构是常用的抗侧力结构体系。其中,跳层剪力墙结构尚处于理论研究和试验检验阶段。借鉴跳层剪力墙结构的纵向布置思路,对传统框架-剪力墙结构的墙体做了错列布置,得到框架—跳层剪力墙结构,并从概念设计的角度比较了不同高宽比、不同墙体布置方案的新型框剪结构与传统框剪结构在地震作用下的表现,结构在地震作用下的反应借助MIDAS/GEN软件进行计算。通过对时程分析结果进行讨论分析,得出结论:新型结构体系在地震作用下具有更好的侧向刚度。     

提高钢筋混凝土剪力墙抗震性能的思想与方法

钢筋混凝土剪力墙是高层结构的主要抗侧力构件之一.位于结构底部的剪力墙承受较大的轴力、剪力和弯矩.高轴压下的剪力墙在强震作用下易发生剪切或压溃破坏,震后难以修复.如何提高底部剪力墙的抗震性能,是高层结构抗震设计的关键问题之一.从2010年智利地震和2011年新西兰地震中剪力墙震害现象出发,分析了可能引起剪力墙破坏的主要原因,详细介绍了改善剪力墙抗震性能的思想与常用设计方法.同时,针对目前超高层结构中采用的内置钢板组合剪力墙,利用数值模拟进行了参数化分析.研究表明,内置的钢板可以有效地改善剪力墙构件的受压行为,可以明显提高构件的承载力、延性和耗能能力,能有效地改善钢筋混凝土剪力墙的抗震性能.     

框支剪力墙中落地剪力墙合理刚度优化研究

落地剪力墙刚度是影响框支剪力墙结构安全性和经济型的重要因素之一.对框支剪力墙结构忽略楼板变形,运用振型分解反应谱法求解结构地震作用并将其作为目标函数,以层间位移与层高之比为约束条件,在层间位移与层高之比满足规范要求的条件下,使结构地震作用最小的落地剪力墙刚度即为合理刚度.在具体的数值求解中,可编写优化程序运用MATLAB、MATHCAD等软件进行计算.算例结果显示,本优化方法较全面的考虑了结构总高度、标准剪力墙刚度、层高、楼层自重等因素对落地剪力墙刚度的影响,同时具有概念简单、运算方便等优点,适用于框支剪力墙的初步设计.图2,表3,参9.     

高层钢筋混凝土剪力墙反应调整系数的分析

为明确高层钢筋混凝土剪力墙的抗震能力,采用反应调整系数量化现有规范中剪力墙的设计构造措施,推导并计算了独立矩形悬臂剪力墙的超强系数和延性系数,从而确定了各抗震等级剪力墙的反应调整系数,再与设防地震和多遇地震的地震动比值相比较．结果表明,抗震等级、形状比、轴压比和墙体长度是剪力墙抗震能力的主要影响因素;为保证剪力墙的抗震性能,应限制墙的形状比．文中还提出了各抗震等级剪力墙的形状比限值和相应的设计建议．     

核心剪力墙嵌固位置对掉层框剪结构抗震性能的影响

对掉层框剪结构中的核心剪力墙采取2种不同的嵌固位置,设计不同掉层层数的算例模型,进行多遇地震和罕遇地震作用下掉层框剪结构的抗震性能分析,考察核心剪力墙不同嵌固位置对掉层框剪结构上、下接地部位剪力分配和抗震性能的影响规律。结果表明:掉层结构上、下接地部位剪力分配极不均匀,各接地部位传递的剪力占比受掉层层数和核心剪力墙嵌固位置影响;通过选择核心剪力墙的嵌固位置,可在一定程度上协调剪力传递的不均匀性,当掉层层数较多时,将核心剪力墙嵌固在上接地端更合理;当上接地部位仅有少量剪力墙时,易形成塑性变形集中,设计中应重点关注此类构件的延性。     

高层住宅剪力墙的合理布置

本文以８度抗震设防区一幢高层住宅剪力墙的布置为例,分析了高层剪力墙结构不同墙体间距方案对结构的抗震性能和材料用量等的影响。     

基于循环软化膜理论的钢筋混凝土剪力墙弹塑性分析

钢筋混凝土剪力墙及组合剪力墙是高层结构抗震的主要抗侧力构件之一.如何有效地模拟剪力墙构件在地震作用下的滞回性能,是高层结构抗震性能评估的关键问题之一.针对剪力墙构件弹塑性行为的特点,目前已经发展了多种微观和宏观分析模型.介绍了循环软化膜理论,基于该理论并利用OpenSees程序提出了不同类型剪力墙构件的建模方法,对11片不同破坏模式和不同配钢形式的剪力墙试件进行了低周反复加载数值模拟.计算结果表明,该分析方法不但能够很好地模拟不同类型剪力墙的整体滞回性能,而且可以预测局部材料应变信息,可为高层建筑结构抗震性能评估提供参考.     

剪切变形对厚壁圆形贮液池的影响

将池壁厚度较大的圆形贮液池当作中厚壳圆筒,考虑剪切变形的影响,建立贮液池结构分析的中厚壳理论,其微分方程与Winkler地基上Timoshenko梁的微分方程一致,当贮液池池壁剪切刚度取无穷大时,其可退化成相应薄壳理论,是一个通用模型.利用初参数法,推导微分方程的解和有限元列式,分析底部固结、顶部自由圆形贮液池在三角形分布荷载和池顶弯矩作用下,其环向力系数、弯矩系数随池壁厚度、高度的变化,并与不考虑剪切变形影响的计算结果进行比较.数值计算结果表明:在圆形贮液池中考虑剪切变形影响的挠度等计算结果偏小;壁厚越大,计算结果越小;剪切变形对环向力和径向位移的影响比对弯矩和剪力的影响大,其影响程度与贮液池结构、边界条件及作用荷载形式有关.