水平构件刚度对混凝土框-剪结构性能的影响

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框架-剪力墙结构是高层建筑中广泛应用的一种结构形式,其中框架部分和剪力墙部分是受力和变形性能完全不同的两种结构形式,在水平荷载作用下两者之间协同工作。由于框架柱和剪力墙之间的竖向刚度往往相差较大,容易产生轴向变形差,轴向变形差也影响水平构件的受力性能。课题组承担的某建于上世纪八十年代的22层钢筋混凝土框架-剪力墙结构的结构检测与抗震鉴定项目,与一般框-剪结构不同,该项目在第2层纵向设置了两道截面尺寸为240×1200的大梁。论文分别采用结构设计专用软件SATWE和有限元分析计算软件ETABS对结构进行建模分析和计算,并将两者的计算结果进行了对比分析;通过改变结构相关设计参数分别建立计算模型,研究了水平构件刚度变化、剪力墙厚度变化、剪力墙端柱尺寸的变化、大梁在高度方向的位置变化对结构受力性能影响。通过建立基于Perform-3D软件的纤维模型,对结构进行Pushover静力弹塑性分析,得到结构在大震作用下结构的屈服机制、抗震性能参数,并与我国现行设计规范的相应条文进行对比,合理地评估结构的抗震性能。通过改变大梁的截面高度,建立相应的纤维模型,分析大梁的存在对结构抗震性能的影响。静力分析结果表明:剪力墙的竖向刚度和框架柱竖向刚度的差异程度以及梁自身线刚度大小是造成大梁内力突变的主要原因。因此要重视框架-剪力墙结构下部楼层的剪力墙与剪力墙受力平面外的框架柱之间梁截面高度尺寸的选择,防止此部位的梁截面高度尺寸相对其他层梁发生较大的突变。Pushover静力弹塑性分析结果表明:结构有较大的刚度,结构的整体抗震性能满足我国抗震规范的要求;底层8轴W3Y剪力墙强度较低、延性较差,应适当加大其边缘构件的竖向钢筋的配筋率和箍筋的体积配箍率;大梁的存在使结构不能满足强竖向构件弱水平构件的屈服机制,因此应设法削弱该梁对结构性能的影响,以符合安全、经济的原则。
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