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钢筋混凝土框架-钢剪力桁架结构的延性研究

放大字体  缩小字体 发布日期:2017-11-18  来源:中国彩钢网  浏览次数:819

  析,对两种抗力结构的延性进行比较,得出了钢筋混凝土框架-钢剪力桁架结构的受力性能和抗震特性。

  为提高钢筋混凝土框架-剪力墙结构的延性,使结构既具有较大的抵抗弹塑性变形的能力,又充分发挥混凝土与钢体系各自的优势以达到良好的技术、经济效果,本文深人研究了钢筋混凝土框架-钢剪力桁架结构体系。该体系可在工程造价增加幅度不大的前提下,进一步改进高层建筑钢筋混凝土框架结构的抗侧变形能力,提高结构的延性。

  1弹塑性反应分析方法为比较钢筋混凝土框架-剪力墙结构与钢筋混凝土框架-钢剪力桁架结构的延性性能,可采用弹塑性静力分析方法。弹塑性静力分析是在结构上施加某种分布的楼层水平荷载,逐级增大;随着荷载逐步增大,某些杆端屈服,出现塑性铰,直至塑性铰足够多或层间位移角足够大,计算结束。由弹塑性静力分析,可以了解结构中每个构件的内力和承载力的关系以及各构件承载力之间的相互关系,检是否符合强柱弱梁(或强剪弱弯>,并可发现设计的薄弱部位,还可得到不同受力阶段的侧移变形,给出底部剪力-顶点侧移关系曲线以及层剪力-层间变形关系曲线等等。

  2计算模型选取9层钢筋混凝土框架-剪力墙平面结构作为计算模型(K),如。框架梁的截面尺寸为0.25mx0.60m,框架柱的截面尺寸为0.5mx0.5m,混凝土强度等级为C30,剪力墙厚度为40nnn.设北京市自然科学基金项目(项目编号8962002)。

  第一作者:王建山男1972年11月生工学硕士X楼面防烈度为8度(近震),n类场地土,基本周期1=1.2859s.其屋顶处重力荷载代表值为795kN,集中在其它层楼板标篼处的重力荷载代表值为将上述模型中钢筋混凝土剪力墙替换为X形和八形钢剪力桁架,构成模型二(KH1),模型三(KH2),如,其框架梁柱的截面、配筋和结构初始荷载均不改变。模型均按现行规范设计,严格遵循“强剪弱弯,强柱弱梁,强节点强锚固”的延性设计原则⑵。

  为了便于对两种结构进行比较,选择钢桁架的原则是保证框架-钢剪力桁架结构和框剪结构在相当于多遇地震作用等效水平荷载作用下,结构的侧向位移相等。由此,对于X形钢剪力桁架,选用热轧普通工字钢(I45b)作为钢剪力桁架的构件;而对于A形钢剪力桁架,则采用热乳普通工字钢(I50a)作为钢剪力桁架的构件。

  静力分析过程中在每层楼板标篼处施以倒三角形水平荷载,其值考虑多遇地震作用由底部剪力法求得,并按照线性的加载曲线逐步按比例增加。同时,考虑竖向荷载,即结构和构配件自重标准值和各可变荷载组合值之和。竖向荷载为定值,不随水平荷载增加'结构荷载取值见,主要截面配筋如图之加载曲线如。

  三种模型的弹塑性变形情况分别如所示。

  图截面配筋▲-出现第一条裂缝;-剪力墙开裂(K)或首层;钢剪力桁架屈曲(KH1、KH2);。-首层柱出现裂缝;出现第一个塑性铰裂缝分布与塑性铰分布及出现顺序(KH2)-表示裂缝表示塑性铰――表示屈曲钢桁架4钢筋混凝土框剪结构与钢筋混凝土框架-钢剪力桁架结构延性对比分析三种模型的弹塑性反应分析综合指标见表1所列。

  线在弹性阶段基本相同,且出现裂缝时的荷载相同,甚至在结构出现裂缝后的相当长时间里力-位移曲线仍保持一致,这体现了本文对不同结构在弹性阶段位移相等的假定。同时也表明钢剪力桁架结构能够替代剪力墙成为主要抗侧力结构,且满足结构对承载力和变形的要求。

  由还可见,钢筋混凝土框剪结构的力-位移曲线比钢筋混凝土框架钢剪力桁架结构的曲线斜率大,且当剪力墙屈服后,曲线有一明显拐点。框剪结构在荷载增加很小的情况下,发生很大的变形,直表1弹塑性反应分析综合指标多遇地绝对值/m震作用相对值屈服时绝对值/m相对值破坏时绝对值/m相对值多遇地绝对值/m震作用相对值(第5层)(第5层)破坏时绝对值/m相对值(第3层)(第2层)(第2层)延性比(B)/(A)裂缝出现时间第6步塑性铰出现时间第1涉第17步破坏时塑性铰个数框剪X形钢剪A形钢剪项目名称结构力桁架力桁架顶点侧移最大层间侧移至破坏。其40%以上的都集中在最后一步发生,具有较大的突然性,而且塑性铰只在框架梁上出现为数不多的几个,未能充分进行内力重分配,其延性比为1.74,整体结构延性较差。

  而对于钢筋混凝土框架-钢剪力桁架结构,当钢剪力桁架受压杆件屈曲后(这时荷载相当于中震作用等效水平荷载),KH2的力-位移曲线偏离。

  随着钢剪力桁架的依次屈曲和塑性铰的不断出现,KH2结构刚度不断减低,力-位移曲线逐渐平缓,而且延伸较长,直至结构上塑性铰得到充分发展后,结构才破坏破坏时KH2的顶点位移和承载力均大于钢筋混凝土框剪结构,结构的延性比为217,比框剪结构增加25%左右。iCHl比KH2刚度变化滞后,且结构在最后一步位移较大,结构刚度变化不均匀。但与钢筋混凝土框剪结构相比,结构的延性仍有所提高,其延性比为2.11. 5结论设置钢剪力桁架能有效地增加结构的延性。

  钢筋混凝土框架钢剪力桁架结构具有典型的多道抗震防线特征,且由于钢剪力桁架构件延性好,延缓了结构进人弹塑性变形阶段,增加了抵抗弹塑性变形能力。钢剪力桁架本身强度高、韧性大,也有效地改善了钢筋混凝土框架的延性;而且,框桁结构受力明确,便于在设计中控制刚度的分布和塑性铰出现的部位及顺序。

  (下转第17页)边界条件a:边界条件b:边界条件c:边界条件d:4结论的刚度矩阵计算了四种边界条件下楔形轴心压杆的计算长度系数,研究了楔率和剪切变形对楔形压杆计算长度系数的影响,并得到了各种情况下的实用计算公式和曲线。

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