基于剪力墙中断的高层框——剪结构抗震性能分析与工程应用

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1、华侨大学博士学位论文剪力墙中断的高层框——剪结构抗震性能分析与工程应用姓名：方德平申请学位级别：博士专业：结构工程指导教师：王全凤20070601论文摘要论文摘要在高层建筑实际设计中，经常遇到这种情况，在结构上部，由于建筑功能的要求或其他原因，要减少剪力墙的尺寸，甚至完全取消。这种断层剪力墙的高层框架-剪力墙结构(简称框-剪结构)是一种新型的高层结构，其特点是采用断层剪力墙来满足现代高层建筑使用功能的要求。剪力墙的变形曲线为悬臂梁型，而框架的变形曲线为剪切型。下部的剪力墙可减少下部框架的内力；而上部的剪力墙

2、则增加上部框架的内力。中断上部剪力墙，减轻上部框架的内力，有其合理性。所以，从力学上来讲，全高剪力墙并不一定是必要的。针对框-剪结构协同工作的受力变形特点，先探讨了框-剪结构中中断部分剪力墙的合理性，提出了可中断剪力墙高度的3个条件：①剪力墙中断的框-剪结构的顶点侧移不应大于全高剪力墙框-剪结构的顶点侧移；②剪力墙中断以上框架部分的层间位移角不应大于1.45倍全高剪力墙时的最大层间位移角，因为建筑抗震设计规范（GB50011-2001）规定：框架弹性层间位移角[θ]=1/550，而框-剪的[]θ=1/800

3、，两者ee比值为1.45；③剪力墙中断以上的框架部分所承受的楼层地震剪力V不应大于全t高剪力墙时框架部分所承受最大楼层地震剪力V的n倍，n为剪fmax力墙中断以上部分的框架柱数与全高剪力墙时框架柱数的比值。构造了简明的层单元，一层框-剪结构可只用一个层单元来模拟。应用1论文摘要两种模型：层单元模型、杆系-层模型，采用振型分解反应谱法，分析不同高度和结构刚度特征值的断层剪力墙框-剪结构的地震反应，两种模型给出相近的计算结果。根据可中断剪力墙的高度的3个条件，计算表明：随着刚度特征值的增加，可中断剪力墙的高度随

4、之增加，给出了两者之间的表达式；结构高度对中断剪力墙高度的影响较小。基于钢筋砼杆件截面的轴力-弯矩-曲率关系，建立了考虑杆件P−∆效应和剪切变形，且能分析框架极限状态的非线性有限元法。提出了改进能力谱法，定义了砼框架结构唯一的延性系数，确定Pushover曲线的极限状态点为性能点，通过性能点位于由延性系数所折减的非弹性需求谱曲线上的条件，求出框架所能抵抗的最大地震加速度，评估框架的抗震性能。兼顾承载能力，得出相对受压区高度0.25～0.35，轴压比0.6～0.8的框架，具有较好的抗震性能。根据所提出的非线性

5、有限元法，将剪力墙当作特别杆单元，对不同高度、配筋、轴压比和刚度特征值的中断剪力墙的框-剪结构进行了极限状态弹塑性分析。根据可中断剪力墙的高度的3个条件，计算表明：相对高度值与配筋和轴压比无关；与结构高度关系较小；随着刚度特征值的增加，相对高度值随之增加，并给出了两者之间的表达式。Wilson-θ法分为加速度未经过和经过动力平衡方程修正的Wilson-θ①法和Wilson-θ②法；推导了单自由度体系的Wilson-θ①、②法的状态传递算子，由传递算子的谱半径来判断Wilson-θ①、②法的稳定性。Wilso

6、n-θ①法的稳定性是无条件的。计算结果表明：Wilson-θ②法的稳定性不是无条件的；并给出了Wilson-θ②法的稳定范围。修正了一些文2论文摘要献中的一个错误：认为Wilson-θ①、②法都是无条件稳定的。用杆系-层模型和Wilson-θ①法，以及ELCentro地震记录，分析不同高度和结构刚度特征值的断层剪力墙的框-剪结构地震反应。根据可中断剪力墙的高度的3个条件，计算表明：随着刚度特征值的增加，可中断剪力墙的高度随之增加，给出了两者之间的表达式；结构高度对中断剪力墙高度的影响较小。动力时程分析的结果

7、与层单元模型、杆系-层模型和极限状态弹塑性分析结果相近。关键词：框-剪结构，剪力墙中断，层单元，Pushover，谱半径3AbstractAbstractInthedesignoftallbuilding,thedimensionofupperpartofshearwallwouldbereduced,andeventheupperwallwouldbecut,duetothearchitecturedemandorotherreasons.Theframe-shearwallstructurewithsh

8、earwallinterruptionisanewtypeoftallbuilding,itscharacteristicistomeetthefunctionofmoderntallbuildingbyshearwallinterruption.Thedeformationofshearwallisthetypeofcantileverbendingbeam,butthedeformationofframeis