钢管混凝土排柱剪力墙框筒结构的抗震性能分析

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高层框筒结构体系是具有较好的抗风、抗震性能以及良好经济性的结构体系,随着高层结构的迅速发展,针对核心筒剪力墙的研究成为工程界和学术界关注的热点。在实际工程中,特别是高层和超高层结构体系设计中,剪力墙组成的筒体承担着绝大部分的地震力。整个结构体系的抗震性能在很大程度上取决于筒体,因此必须采取有效措施保证筒体的承载力和延性。改善剪力墙抗震性能的一种思路是采用钢管混凝土排柱剪力墙。对于其抗震性能的试验研究、理论研究及设计方法研究较少。本文对钢管混凝土排柱剪力墙这种新型的剪力墙结构为研究对象,对钢管混凝土排柱剪力墙框筒结构的整体抗震性能及单片钢管混凝土排柱剪力墙在水平往复荷载作用下的破坏情况进行分析,为钢管混凝土排柱剪力墙框筒这一新型结构体系在工程中的推广应用提供一定的参考。本文主要从以下几个方面展开研究并得出相关结论:(1)通过相关文献对钢管混凝土排柱剪力墙的力学性能特点进行分析总结,包括钢管与混凝土共同工作及钢管混凝土的动力学性能。(2)借鉴混凝土有限元理论,说明了钢管混凝土框筒排柱剪力墙结构的有限元分析方法和步骤。(3)对钢管混凝土框筒排柱剪力墙架构和普通钢筋混凝土剪力墙结构的模态分析、地震反应分析、两模型的单片剪力墙在地震效应下的破坏形式分析,对比得出动力响应规律。包括:a.应用有限元分析软件ANSYS对这两种不同的结构方案进行模态分析,比较两者的自振周期和振型特点。b.分别沿X、Y方向输入8度多遇地震标准加速度反应谱,分析计算两种结构方案在X、Y方向的地震响应。比较二者的楼层位移、层间位移、剪力和弯矩。C.输入相同的地震波,比较两种结构的单片剪力墙在同一地震波作用下的破坏模型及形态。(4)取两模型的单片剪力墙,研究在低周往返水平荷载作用下剪力墙的破坏形态及规律,延性发展情况。结论:在相同地震力作用下,内置圆形钢管混凝土排柱剪力墙框筒结构的抗震性能优于钢筋混凝土剪力墙结构;钢管混凝土排柱剪力墙的延性、耗能能力均优于钢筋混凝土剪力墙。
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