带深连梁的框架-抗震墙结构抗震优化设计-结构工程专业论文.docx

Aseismic Optimal Design for Frame-shear Wall Structure with Deep Coupling A Dissertation Submitted to the Graduate School of Henan University in Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of Master of Engineering Science By Wang Xinli Supervisor: Prof. Liu Qingshan Date：May，2015 关于学位论文独创声明和学术诚信承诺 本人向河南大学提出硕士学位申请。本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导 师的指导下独立完成的，对所研究的课题有新的见解。据我所知，除文中特别加以说明、 标注和致谢的地方外，论文中不包括其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包括其 他人为获得任何教育、科研机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同事对 本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 在此本人郑重承诺：所呈交的学位论文不存在舞弊作伪行为，文责自负。 学位申请人（学位论文作者）签名： 201 年 月 日 关于学位论文著作权使用授权书 本人经河南大学审核批准授予硕士学位。作为学位论文的作者，本人完全了解并同 意河南大学有关保留、使用学位论文的要求，即河南大学有权向国家图书馆、科研信息 机构、数据收集机构和本校图书馆等提供学位论文（纸质文本和电子文本）以供公众检 索、查阅。本人授权河南大学出于宣扬、展览学校学术发展和进行学术交流等目的，可 以采取影印、缩印、扫描和拷贝等复制手段保存、汇编学位论文（纸质文本和电子文本）。 （涉及保密内容的学位论文在解密后适用本授权书） 学位获得者（学位论文作者）签名： 201 年 月 日 学位论文指导教师签名： 201 年 月 日 摘 要 框架-抗震墙结构兼顾建筑使用空间大、结构整体性好和抗侧刚度大等优点，被广 泛应用于高层建筑中。随着高层建筑优化理论的发展，结构工程师在实际工程中更加注 重结构的抗震概念设计和整体优化。因此，如何有效优化框架-抗震墙结构，以达到在 地震作用下，结构设有多道抗震防线来耗散地震能量及良好的延性，成为当前结构优化 的发展方向。 本文针对框架-抗震墙结构这种在高层建筑中被广泛应用的结构形式进行了分析研 究。在地震作用下，由于抗震墙是作为结构的第一道抗震防线，其合理设计（包括形式、 布设位置和数量）都对框架-抗震墙结构的力学性能和抗震性能有重大的影响。为了提 高抗震墙的延性，主要通过控制其中连梁部分和墙肢根部这两个薄弱部位，来实现结构 中第一道抗震防线有两道子防线作用。理想的结构耗能破坏模式是使抗震墙中连梁先发 生破坏，作为第一道抗震子防线。而结构中经常出现深连梁（跨高比小于 2.5 的连梁）， 以往的震害表明，在地震作用下常会发生“X 形”剪切破坏，为了提高其延性，本论文 框架-抗震墙结构中的深连梁采用新配箍方式。新配箍方式是在深连梁截面高度范围内 配设分层封闭箍筋，并在采用无粘结技术对箍筋顶、底部的纵筋靠近墙肢 1/4 梁高的长 度范围内套上 PVC 套管进行处理。为了进一步的优化框架-抗震墙结构，本论文在抗震 墙和框架柱之间也加入了此种深连梁，来提高结构抗侧移能力。在水平荷载作用下，对 本文提出的带深连梁的框架-抗震墙结构进行变形协调分析，并对一个 8 度抗震设防烈 度的框架-抗震墙结构实例用加入深连梁和不加入深连梁两种结构形式进行对比分析， 得到一些初步成果： （1）、地震作用下，带深连梁的联肢墙在框架-抗震墙结构中具有三道抗震子防线。 通过分析框架-抗震墙结构协同微分方程的解 y(x) ，得到框架-抗震墙铰结体系存在最佳 刚度特征值区间，约为???1 ~ 3 。而对于框架-抗震墙刚接体系，由于连梁刚度贡献的介 入，可以将其最佳刚度特征值区间适当的扩大。 （2）、通过分析框架-抗震墙结构位移曲线特性，指出结构反弯点高度处的层间侧 移角为最大，并给出在倒三角形荷载作用下框架-抗震墙结构层间侧移角最大值公式。 I PAGE PAGE IV PAGE PAGE III 用 MATLAB 数学软件对算例进行计算，得出的结构最大层间位移角与采用 PKPM 软件 的电算计算结果一致，验证了公式的正确性。利用地震作用与抗震墙抗侧刚度之间的关 系，选取抗震墙抗侧刚度为优化设计变量，利用《建筑抗震设计规范》GB50011-2010 （简称《新规范》）规定的层间位移角限值为约束条件，同时以结构剪重比、刚重比、 框架楼层剪力等结构要求为约束条件，建立起使框架-抗震墙结构水平