底部?jī)蓪涌蚣芸拐饓ζ鲶w房屋墻柱梁樓梯整體體系抗震防線的研究山東建筑大學(xué)碩士學(xué)位論文山東建筑大學(xué)碩士學(xué)位論文題目底部?jī)蓪涌蚣芤豢拐饓ζ鲶w房屋墻柱梁樓梯整體體系抗震防線研究計(jì)學(xué)位論文頁(yè)表格個(gè)插圖幅評(píng)閱人指導(dǎo)教師學(xué)院院長(zhǎng)學(xué)位論文完成日期蘭山東建筑大學(xué)碩士學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明所提交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下,獨(dú)立進(jìn)行研究取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外,論文中不合其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果,也不包含為獲得山東建筑大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位證書(shū)而使用過(guò)的材料。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體,均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人承擔(dān)本聲明的法律責(zé)任。學(xué)位論文作者簽名學(xué)位論文使用授權(quán)聲明本學(xué)位論文作者完全了解山東建筑大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定,即山東建筑大學(xué)有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交學(xué)位論文的復(fù)印件和磁盤(pán),允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)山東建筑大學(xué)可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索,可以采用影印、縮印或其它手段保存、匯編學(xué)位論文。保密論文在解密后遵守此聲明。學(xué)位論文作者簽名簽名導(dǎo)師期山東建筑大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要底部框架一抗震墻砌體房屋因其能夠滿足底部大空間的需要,且施工簡(jiǎn)單,建設(shè)成本相對(duì)較低,目前在中小城市的臨街建筑、村鎮(zhèn)建筑中得到廣泛應(yīng)用。相應(yīng)于這種結(jié)構(gòu)存在的現(xiàn)實(shí),此類房屋的抗震仍然是一個(gè)重要的問(wèn)題。按照建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定,房屋建筑基本的抗震設(shè)防目標(biāo)是小震不壞、中震可修、大震不倒,其中樓梯作為地震時(shí)逃生的通道具有特別的重要性,若樓梯首先發(fā)生破壞就可能困住建筑物內(nèi)的人員,對(duì)其生命安全造成巨大的威脅,所以樓梯應(yīng)該成為安全島。為了實(shí)現(xiàn)抗震設(shè)防目標(biāo)并且使樓梯成為安全島,就必須全面分析整個(gè)結(jié)構(gòu)體系,了解抗震防線以及可能出現(xiàn)的薄弱環(huán)節(jié),從而采取合理適當(dāng)?shù)拇胧?duì)于底部框架一抗震墻砌體房屋,以前結(jié)構(gòu)分析的普遍做法,是墻柱梁豎向承載體系與樓梯體系分別考慮,認(rèn)定樓梯幾乎不參與承擔(dān)水平地震作用。對(duì)于這種房屋的抗震研究,也重點(diǎn)是著眼于頭重腳輕上剛下柔的豎向不規(guī)則,沒(méi)有考慮墻柱梁樓梯整個(gè)體系的抗震防線情況,這樣的分析研究顯然是有缺陷的。本文將基于墻柱梁樓梯整體結(jié)構(gòu)分析進(jìn)行抗震設(shè)防的研究。本文將以底部為兩層的框架抗震墻結(jié)構(gòu)、上部為四層砌體結(jié)構(gòu)房屋為研究對(duì)象,利用靜力彈塑性分析確定構(gòu)件塑性鉸的發(fā)展,研究底部框架一抗震墻砌體房屋的抗震防線的分布。具體的說(shuō),是運(yùn)用有限元分析軟件,按照樓梯構(gòu)件參與結(jié)構(gòu)共同工作的實(shí)際情況,對(duì)有樓梯與無(wú)樓梯情況進(jìn)行比較,分析整個(gè)結(jié)構(gòu)體系?；陟o力彈塑性分析的結(jié)論提出應(yīng)對(duì)思路,在墻柱梁中布置適當(dāng)?shù)目拐鸱谰€,采用樓梯半滑支的措施,避免樓梯構(gòu)件參與承擔(dān)水平地震作用,調(diào)控整個(gè)結(jié)構(gòu)體系中的力系,使得樓梯構(gòu)件中只能出現(xiàn)很小的內(nèi)力,保證成為安全島。關(guān)鍵詞底部框架一抗震墻砌體房屋,樓梯,塑性鉸,抗震防線山東建筑大學(xué)碩士學(xué)位論文陀,”,”,山東建筑大學(xué)碩士學(xué)位論文,、,山東建筑大學(xué)碩士學(xué)位論文目錄摘要第章緒論引言底部框架一抗震墻砌體房屋的結(jié)構(gòu)組成、主要特點(diǎn)底部框架一抗震墻砌體房屋結(jié)構(gòu)的研究成果底部框架抗震墻砌體房屋的試驗(yàn)研究底部框架抗震墻砌體房屋的理論研究底部框架抗震墻砌體房屋設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題本文主要的研究方法及研究?jī)?nèi)容第章地震作用及結(jié)構(gòu)抗震防線概述地震作用確定地震作用的方法結(jié)構(gòu)抗震防線多道防線的概念多道抗震防線的必要性多道抗震防線選擇的原則各個(gè)結(jié)構(gòu)形式的多道防線設(shè)置框架結(jié)構(gòu)剪力墻結(jié)構(gòu)框架一剪力墻結(jié)構(gòu)砌體結(jié)構(gòu)本章小結(jié)第章有限元分析方法有限元分析的含義山東建筑大學(xué)碩士學(xué)位論文有限元方法的基本原理有限元軟件中的對(duì)象和單元材料與截面分析的實(shí)現(xiàn)方法分析方法的基本概念分析的基本思路分析本章小結(jié)第章模型的建立繪制結(jié)構(gòu)模型計(jì)算參數(shù)取值材料的計(jì)算參數(shù)荷載參數(shù)取值驗(yàn)證模型的可行性建立模型整體模型的建立樓梯模型的建立本章小結(jié)第章計(jì)算結(jié)果分析、模態(tài)比較分析一模型抗震防線的分析模型抗震防線的分析模型抗震防線的分析樓梯構(gòu)件的屈服樓梯間塑性鉸的出現(xiàn)樓梯梁柱的破壞樓梯間梯段板的破壞底部框架抗震墻砌體房屋的多道抗震防線的控制建議本章小結(jié)山東建筑大學(xué)碩士學(xué)位論文第章結(jié)論主要結(jié)論存在的問(wèn)題參考文獻(xiàn)致謝攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文發(fā)表及科研情況山東建筑大學(xué)碩士學(xué)位論文第章緒論引言底部?jī)蓪涌蚣芤豢拐饓ζ鲶w房屋指的是在結(jié)構(gòu)的底部?jī)蓪硬捎镁哂锌拐饓Φ目蚣芙Y(jié)構(gòu),而上部則采用剛度較大的砌體結(jié)構(gòu)。在我國(guó)現(xiàn)階段經(jīng)濟(jì)發(fā)展、生活環(huán)境和建筑市場(chǎng)的需求下,底部?jī)蓪涌蚣芤豢拐饓ζ鲶w房屋因其底部具有大的空間而受到歡迎。這類房屋底層空間根據(jù)該地區(qū)不同的需要可以用于設(shè)置不同的用途,如可以建設(shè)成游戲廳、網(wǎng)吧、超市、會(huì)所大廳以及其他一些娛樂(lè)設(shè)施等,二層則可以用于辦公室、休息室等,上部砌體結(jié)構(gòu)房間一般用于人們的日常生活居住。建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)此類結(jié)構(gòu)房屋層數(shù)、總高度以及在各個(gè)地震烈度下的抗震墻材料的選用、抗震墻厚度、抗震墻最大間距都有明確的規(guī)定。底部?jī)蓪涌蚣芤豢拐饓ζ鲶w房屋與底層框架抗震墻砌體房屋相比,具有更大的空間房屋面積,在使用上具有了更大的選擇性,將此類房屋的價(jià)值發(fā)揮到最大。另外,在實(shí)際工程的施工過(guò)程中發(fā)現(xiàn),當(dāng)采用這種復(fù)合結(jié)構(gòu)房屋時(shí),除了施工方便以外,在造價(jià)上也比純框架結(jié)構(gòu)更加節(jié)約。事實(shí)表明,相同使用功能條件下可節(jié)約造價(jià)/為砌體層的層數(shù),底部?jī)蓪右豢蚣芸拐饓ζ鲶w房屋這種良好的優(yōu)越性在很大的程度上滿足了人們?nèi)粘５纳钚枰?因此在我國(guó)一些城市,尤其繁華地段的臨街建筑和居民小區(qū)的帶商店的建筑中使用較多,在經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)的中西部地區(qū)尤為適用。底部框架一抗震墻砌體房屋的結(jié)構(gòu)組成、主要特點(diǎn)許多文獻(xiàn)中將底部為一層框架抗震墻砌體房屋稱為底層一框架抗震墻砌體房屋將底部為兩層框架的抗震墻砌體房屋則稱為底部框架一抗震墻砌體房屋建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范則統(tǒng)稱為底部框架一抗震墻砌體房屋。下文中將底部?jī)蓪涌蚣芤豢拐饓ζ鲶w房屋統(tǒng)一簡(jiǎn)稱為底部框架一抗震墻砌體房屋。底部框架一抗震墻砌體房屋主要指結(jié)構(gòu)底部?jī)蓪硬捎娩摻罨炷量蚣芸拐饓Χ喜坎捎闷鲶w結(jié)構(gòu)的房屋也有少數(shù)底部?jī)蓪硬捎娩摻罨炷量蚣芤弧凹s束砌體”抗震墻而上部采用砌體結(jié)構(gòu)的房屋。這類房屋底部大空間而上面各層采用較山東建筑大學(xué)碩士學(xué)位論文多縱橫墻,從抗震概念設(shè)計(jì)原則上看,是“頭重腳輕”,“上剛下柔”的結(jié)構(gòu)體系其上部為砌體,剛度大底部為框架,剛度小在地震作用下,由于材料屬性的不同,豎向剛度會(huì)發(fā)生急劇的變化,抗震性能差。從耗能的觀削】看,地震產(chǎn)生的巨大能量有相當(dāng)大的一部分作用到了底部框架上,而上部砌體只吸收了很小的一部分能量,這就導(dǎo)致了底部的變形超出了了規(guī)范規(guī)定的最大允許變形,從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)底部嚴(yán)重破壞,引起倒塌。起初,在結(jié)構(gòu)底層布置這種新型的柔性結(jié)構(gòu)形式曾一度風(fēng)靡全球,并且有大部分學(xué)者利用若干的實(shí)例對(duì)這種底層柔性結(jié)構(gòu)進(jìn)行了試驗(yàn),通過(guò)這些試驗(yàn),人們發(fā)現(xiàn)其可以作為一種很好的抗震結(jié)構(gòu)來(lái)使用,六十年代初,許多國(guó)家如美國(guó)、墨西哥、意大利、南斯拉夫和原蘇聯(lián)等為了提高結(jié)構(gòu)的抗震能力將底層設(shè)置成柔性結(jié)構(gòu)在其國(guó)內(nèi)頻繁使用。但是,柔性底層結(jié)構(gòu)并不像它在觀念上設(shè)想的那樣,在歷次的地震中都受到了嚴(yán)重的破壞。年南斯拉夫的斯科普里城地震,其中一些底層多為商店,無(wú)隔墻,上層為住宅,隔墻較多的樓房,在發(fā)生地震后上面各層基本沒(méi)有震害,而底部則發(fā)生了嚴(yán)重的傾斜。年月日,日本新渴縣中越地區(qū)發(fā)生里氏級(jí)強(qiáng)地震,這次地震對(duì)該地區(qū)造成了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡,柔弱底層的建筑物底層空曠,抗側(cè)力構(gòu)件少,在次強(qiáng)烈地震的作用下這些建筑物發(fā)生傾斜甚至倒塌,雖然建筑物各層的層高相差不大,但是由于底層抵抗地震作用的能力差,使其變形過(guò)于集中,吸收了更多的地震能量,對(duì)這類建筑造成的破壞更加嚴(yán)重。年月日我國(guó)四川省汶川縣發(fā)生了里氏級(jí)特大地震,此次地震震級(jí)級(jí),震源左右,烈度高達(dá)度,這一次千年不遇的特大地震再一次向人類展示了自然災(zāi)害的強(qiáng)大破壞力。調(diào)查統(tǒng)計(jì),汶川大地震造成多萬(wàn)間房屋倒塌,多萬(wàn)間房屋損壞,北川縣城、汶川縣映秀鎮(zhèn)等部分城鎮(zhèn)夷為平地,對(duì)當(dāng)?shù)厝嗣褙?cái)產(chǎn)造成了特大的損失,直接經(jīng)濟(jì)損失超過(guò)萬(wàn)億】。建筑工程的震災(zāi)調(diào)查發(fā)現(xiàn)在這次地震中,城鎮(zhèn)居民臨街建筑為獲得上部結(jié)構(gòu)用于居住,底部結(jié)構(gòu)擁有較大的商業(yè)空間的結(jié)構(gòu)形式,這些地區(qū)通常建造有大量的底部框架一抗震墻砌體房屋。賈強(qiáng),孫建平【】等對(duì)北川新縣城急震區(qū)的多棟底部框架一抗震墻房屋結(jié)構(gòu)震害情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明,基本完好和局部損壞的房屋只占嚴(yán)重?fù)p壞的占到總數(shù)的上部砌體坍塌部分占的數(shù)量只有,由此表明上部磚混結(jié)構(gòu)只承受了地震的一部分能量,大部分都有底部框山東建筑大學(xué)碩士學(xué)位論文架所承擔(dān),可見(jiàn)其抗震性能較差。這種“上剛下柔”的結(jié)構(gòu)之所以底部柔弱層容易發(fā)生破壞,主要原因是底部柔弱層的抗側(cè)移剛度相對(duì)上部而言較小,當(dāng)發(fā)生較大地震時(shí),房屋側(cè)移主要集中在底部結(jié)構(gòu),當(dāng)?shù)撞康膫?cè)移超過(guò)了它所能承受的允許值時(shí),就會(huì)發(fā)生傾斜甚至倒塌。從耗能的觀點(diǎn)看,底部承受了地震所產(chǎn)生的大部分能量而上部承受的能量較少,以至底部承受的能量超過(guò)了它所能承受能量的允許值,從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞,引起倒塌?；诘撞靠蚣芸拐饓ζ鲶w結(jié)構(gòu)特殊的結(jié)構(gòu)形式,通過(guò)進(jìn)行試驗(yàn)及理論研究對(duì)其抗震能力提供有效的措施以及抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出合理化的建議具有重要的實(shí)際意義和實(shí)用價(jià)值。底部框架一抗震墻砌體房屋結(jié)構(gòu)的研究成果隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、生活環(huán)境和建筑效應(yīng)的需求,底部框架一抗震墻砌體房屋作為一種特殊的結(jié)構(gòu)形式頻繁出現(xiàn)在我國(guó)一些經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)的地區(qū)。近幾十年來(lái),尤其是在汶川地震以后,國(guó)內(nèi)學(xué)者的研究如雨后春筍般涌現(xiàn)出來(lái)。這些研究主要圍繞這種結(jié)構(gòu)在地震作用下的地震性能、震害特點(diǎn)、動(dòng)力反應(yīng)和破壞機(jī)理、側(cè)向剛度比、薄弱樓層的控制等方面展開(kāi),內(nèi)容非常豐富。底部框架抗震墻砌體房屋的試驗(yàn)研究底部框架一抗震墻砌體房屋結(jié)構(gòu)是一種“上剛下柔”的豎向不規(guī)則結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)形式?jīng)Q定了它具有較差的抗震能力,因此為了提高這種結(jié)構(gòu)的抗震能力,改善抗震性能,國(guó)內(nèi)許多學(xué)者都為此做出了大量的研究。底部框架一抗震墻結(jié)構(gòu)是有多種材料組成的,力學(xué)性能復(fù)雜,如果用計(jì)算的手段來(lái)研究該結(jié)構(gòu)的抗震性能將會(huì)變得異常困難,因此目前為了更好的研究這種結(jié)構(gòu)的抗震能力一般采用模擬地震振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)【】模型試驗(yàn)從很大程度上真實(shí)的反應(yīng)了這種“上剛下柔”結(jié)構(gòu)在地震作用下的力學(xué)性能。鄭山鎖,戴俊】曾通過(guò)一/模型的振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn),對(duì)多個(gè)試驗(yàn)段的模型進(jìn)行了振型和阻尼比的分析。在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中,模型經(jīng)歷了彈性、開(kāi)裂、彈塑形工作階段,甚至最后破壞。試驗(yàn)顯示,模型的破壞是從二層柱子根部出現(xiàn)塑性鉸開(kāi)始,然后是一層柱根也出現(xiàn)了塑性鉸,最后二層、一層梁端彎曲裂縫相繼山東建筑大學(xué)碩士學(xué)位論文貫通,不難看出一層,尤其是二層是這種結(jié)構(gòu)的薄弱層。高小旺,王菁,肖偉,孟鋼,王金妹【】依據(jù)總層數(shù)為層的底部框架抗震墻磚房/比例模型抗震試驗(yàn)和對(duì)這類房屋的彈性、彈塑性分析研究的成果,概要的闡述了這類磚房的受力和變形特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)體系以及提高其整體抗震能力的要求。模型試驗(yàn)研究結(jié)果表明,底部框架一抗震墻砌體房屋的抗震能力是由底部框架結(jié)構(gòu)和薄弱樓層的匹配程度決定的,因此為搞好這類房屋的抗震設(shè)計(jì),應(yīng)重視結(jié)構(gòu)體系,提高過(guò)渡層的抗震能力同時(shí)要避免房屋出現(xiàn)薄弱樓層。為了更加深入探討底部框架一抗震墻房屋結(jié)構(gòu)的抗震性能,國(guó)內(nèi)學(xué)者梁興文,王慶霖等】進(jìn)行了一系列模擬試驗(yàn),其中比較典型的就是其對(duì)一底部框架一抗震墻上部四層磚房進(jìn)行的模型試驗(yàn),通過(guò)這種與實(shí)際情況符合程度很高的試驗(yàn),分析這種結(jié)構(gòu)在地震作用下的振型曲線來(lái)確定這種結(jié)構(gòu)是否能夠滿足規(guī)范要求的結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性以及合理的破壞形式。試驗(yàn)結(jié)果表明,底部?jī)蓪愉摻罨炷量蚣芸拐饓?duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)有著很大的影響,而且在設(shè)計(jì)合理的條件下會(huì)對(duì)上部磚混結(jié)構(gòu)起到很好的減震作用。另外,通過(guò)試驗(yàn)會(huì)發(fā)現(xiàn),過(guò)渡層承受了最大的地震剪力和傾覆力矩,受力最不利,屬于此模型的薄弱層,在過(guò)渡層墻體中部增設(shè)構(gòu)造柱是提高其水平承載力和側(cè)向剛度的有效措施。此外,在國(guó)內(nèi)通過(guò)試驗(yàn)研究對(duì)這類結(jié)構(gòu)提出合理的構(gòu)造措施和有效的控制結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度也取得了很大的進(jìn)展,如薛建陽(yáng),趙鴻鐵【】利用振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn),實(shí)際的反應(yīng)了底部框架抗震墻砌體房屋的動(dòng)力反應(yīng)以及破壞形態(tài),間接的證明了規(guī)范中對(duì)于此類結(jié)構(gòu)采取合理的構(gòu)造措施的必要性以及在一定的控制范圍內(nèi)取用剛度比的重要性。試驗(yàn)表明,地震作用下底部框架一抗震墻砌體結(jié)構(gòu)的薄弱層是最容易遭受破壞的部位,為了減輕這種薄弱部位的破壞,采取一定的構(gòu)造措施是必須的,我們可以通過(guò)增加構(gòu)造柱的密集程度,或者在薄弱環(huán)節(jié)增大受力鋼筋的配筋率,結(jié)果表明這些措施對(duì)于增強(qiáng)這類結(jié)構(gòu)的抗?fàn)幠芰κ切兄行У?。同時(shí),為使結(jié)構(gòu)最終形成延性較好的破壞機(jī)構(gòu),應(yīng)限制鋼筋混凝土框架和剪力墻的配筋率和抗彎剛度,并控制第二層和第三層的抗側(cè)移剛度比。通過(guò)對(duì)這些振動(dòng)試驗(yàn)的研究,建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范】對(duì)于底部框架一抗震墻砌體房屋的結(jié)構(gòu)布置提出了以下一些要求上部的砌體墻體與底部的框架梁或抗震墻,除樓梯間附近的個(gè)別墻段外均應(yīng)對(duì)齊。房屋的底部,山東建筑大學(xué)碩士學(xué)位論文應(yīng)沿縱橫兩方向設(shè)置一定數(shù)量的抗震墻,并應(yīng)均勻?qū)ΨQ布置。度且總層數(shù)不超過(guò)四層的底層框架抗震墻砌體房屋,應(yīng)允許采用嵌砌于框架之間的約束普通磚砌體或小砌塊砌體的砌體抗震墻,但應(yīng)計(jì)入砌體墻對(duì)框架的附加軸力和附加剪力并進(jìn)行底層的抗震驗(yàn)算,且同一方向不應(yīng)同時(shí)采用鋼筋混凝土抗震墻和約束砌體抗震墻其余情況,度時(shí)應(yīng)采用鋼筋混凝土抗震墻,、度時(shí)應(yīng)采用鋼筋混凝土抗震墻或配筋小砌塊砌體抗震墻。底部?jī)蓪涌蚣芤豢拐饓ζ鲶w房屋縱橫兩個(gè)方向,底層與底部第二層側(cè)向剛度應(yīng)該接近,第三層計(jì)入構(gòu)造柱影響的側(cè)向剛度與底部第二層側(cè)向剛度的比值,、度時(shí)不應(yīng)大于,度時(shí)不應(yīng)大于,且均不應(yīng)小于。底部框架一抗震墻砌體房屋的抗震墻應(yīng)設(shè)置條形基礎(chǔ)、筏形基礎(chǔ)等整體性好的基礎(chǔ)。規(guī)范中對(duì)底部框架一抗震墻側(cè)向剛度比做了嚴(yán)格的要求,可見(jiàn)側(cè)向剛度對(duì)底部框架一抗震墻抗震性能的影響是非常重要的。底部框架一抗震墻砌體房屋的理論研究層出不窮的匕/模型試驗(yàn)使得人們對(duì)于底部框架一抗震墻從構(gòu)件到整體都有了更加全面的認(rèn)識(shí),在這些試驗(yàn)的基礎(chǔ)上專家們又做出了一系列的理論分析,通過(guò)這些理論的分析使得對(duì)于提高底部框架一抗震墻砌體房屋的抗震性能有了堅(jiān)定的理論基礎(chǔ)。為了研究底部框架一抗震墻砌體房屋在地震區(qū)的適用性,薛建陽(yáng),趙鴻鐵【等在其比例模型試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,結(jié)合工程實(shí)例,分析了底部框架一抗震墻砌體房屋在水平地震作用下的力學(xué)性能,計(jì)算了六種不同側(cè)向剛度比條件下結(jié)構(gòu)的彈塑性動(dòng)力反應(yīng)。分析結(jié)果表明隨著剛度比的增加,底部?jī)蓪幼冃卧龃?上部各層則略有減少,反應(yīng)了剛度比對(duì)結(jié)構(gòu)的影響。近年來(lái),隨著計(jì)算分析軟件的發(fā)展,有限元分析軟件模擬底部框架一抗震墻砌體房屋進(jìn)行的分析也越來(lái)越多。如李燕【運(yùn)用有限元結(jié)構(gòu)分析軟件,以底部框架抗震墻、上部為四層磚混結(jié)構(gòu)房屋為研究對(duì)象,研究了底部?jī)蓪釉陟o力和地震作用下的內(nèi)力分布規(guī)律,對(duì)提高同類結(jié)構(gòu)的抗震性能具有現(xiàn)實(shí)的知道意義。李琪,顧榮科基于位移的底部框架一抗震墻房屋抗震能力分析對(duì)于建筑抗震規(guī)范中提出的底部框架磚房結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度比的條件,分析了不同側(cè)向剛度比條件下此類結(jié)構(gòu)的抗震能力,按照建筑抗震規(guī)范“小震不壞、中震可修、山東建筑大學(xué)碩士學(xué)位論文大震不倒”的三水準(zhǔn)抗震性能,基于性能/位移抗震設(shè)計(jì)思想,考慮了不同的側(cè)向剛度比,并通過(guò)動(dòng)力時(shí)程分析,研究了底部框架磚房在不同地震作用下的變形能力和彈塑形反應(yīng)。分析結(jié)果表明結(jié)構(gòu)各層的樓層位移在不同地震強(qiáng)度作用下隨著側(cè)向剛度比的增大而增大,而且不同側(cè)向剛度比的情況下,結(jié)構(gòu)層間位移最大反應(yīng)基本在第二層,隨著地震加速度的增大,最大層問(wèn)位移會(huì)出現(xiàn)在第一層,且隨著剛度比增大,底部變形劇增。底部框架抗震墻砌體房屋設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題比例模型試驗(yàn)研究及其理論分析主要圍繞底部框架抗震墻對(duì)結(jié)構(gòu)抗震能力進(jìn)行的研究,通過(guò)結(jié)構(gòu)抗震墻的布置、抗側(cè)移剛度比的變化、構(gòu)件的彈性及彈塑形分析,找出此類結(jié)構(gòu)的薄弱層以及受力特點(diǎn),并且提出了一系列的措施以及側(cè)移剛度比的控制范圍對(duì)結(jié)構(gòu)抗震性能的影響都提供了有利的證據(jù)?？梢赃@樣說(shuō),這樣研究分析主要是著眼于上部砌體結(jié)構(gòu)與底部框架一抗震墻結(jié)構(gòu)之間差異帶來(lái)的影響。分析底部框架一抗震墻砌體房屋在地震作用下的反應(yīng),除了考慮底部抗震墻等影響外還有另外一個(gè)不可忽略的因素樓梯對(duì)整體結(jié)構(gòu)的影響徐珂【在“對(duì)汶川地震中幾種震害的認(rèn)識(shí)”一文中發(fā)現(xiàn)底部框架一抗震墻砌體房屋在本次地震中遭到了嚴(yán)重的破壞,其中樓梯破壞表現(xiàn)出了較大的破壞性。由此可見(jiàn)樓梯作為地震作用下逃生和緊急避難的“安全島”,若樓梯首先發(fā)生破壞將會(huì)給建筑物內(nèi)人員的生命安全造成巨大的威脅。針對(duì)在地震中建筑物樓梯間受到的破壞都較為嚴(yán)重這個(gè)問(wèn)題,建筑抗震規(guī)范條中專門(mén)提出,利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震分析,計(jì)算模型的建立、必要的簡(jiǎn)化計(jì)算與處理,應(yīng)符合結(jié)構(gòu)的實(shí)際工作情況,計(jì)算中應(yīng)考慮樓梯構(gòu)件的影響。另外在條提出了砌體結(jié)構(gòu)樓梯問(wèn)的加強(qiáng)措施。雖然砌體結(jié)構(gòu)屬于“剛性結(jié)構(gòu)”,受水平地震作用后結(jié)構(gòu)變形較小,樓梯部位對(duì)于整個(gè)結(jié)構(gòu)的剛度影響不明顯,但是通過(guò)規(guī)范采取的措施,應(yīng)該能夠?qū)翘莸钠茐钠鸬胶芎玫淖饔?。然而?duì)于底部框架一抗震墻砌體房屋樓梯如何處理,如何考慮樓梯參與結(jié)構(gòu)整體對(duì)結(jié)構(gòu)剛度的影響有待討論。山東建筑大學(xué)碩士學(xué)位論文本文主要的研究方法及研究?jī)?nèi)容本文借助汶川地震建筑結(jié)構(gòu)震害資料,從基于性能的抗震設(shè)計(jì)思想出發(fā),參考眾多學(xué)者對(duì)于底部框架一抗震墻砌體房屋的震害研究、樓梯一框架一墻協(xié)同工作規(guī)律的研究、多道抗震防線的設(shè)置原則,把這種整體結(jié)構(gòu)在地震作用下抗震防線的研究作為本文的重點(diǎn)。即在規(guī)范規(guī)定的樓梯參與結(jié)構(gòu)整體分析的前提下,更加注重結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)力的變化以及結(jié)構(gòu)出現(xiàn)什么樣的屈服機(jī)制才是合理的。本文利用分析方法,并應(yīng)用有限元分析軟件建立三種有限元模型進(jìn)行分析比較,確定結(jié)構(gòu)整體的抗震防線,著重研究結(jié)構(gòu)樓梯體系的屈服機(jī)制,塑性鉸的變化以及樓梯間的破壞形式,判斷樓梯成為薄弱環(huán)節(jié)還是成為一道抗震防線。以底部框架一抗震墻砌體房屋為研究對(duì)象,采用逐步施加靜力荷載的方法,研究結(jié)構(gòu)整體體系在加載過(guò)程中的受力變化,結(jié)構(gòu)的屈服機(jī)制,依據(jù)多道抗震防線的原則,確定底部框架一抗震墻砌體房屋的多道抗震防線。運(yùn)用有限元軟件,選取適當(dāng)?shù)膯卧?建立了三種模型底部無(wú)抗震墻無(wú)樓梯的框架模型、底部無(wú)樓梯的框架一抗震墻模型、底部框架一抗震墻一樓梯模型,對(duì)建立的三種分析模型進(jìn)行相互比較,總結(jié)出三種模型不同之處以及采用時(shí)樓梯對(duì)結(jié)構(gòu)的整體影響。解析各個(gè)模型的分析結(jié)果,觀察各個(gè)模型中塑性鉸出現(xiàn)的順序和位置,各個(gè)模型中構(gòu)件的破壞形態(tài),確定抗震防線設(shè)置的合理性重點(diǎn)分析樓梯間構(gòu)件的塑性鉸?；诜治鼋Y(jié)果,為保證樓梯不會(huì)成為結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)而是成為安全島,達(dá)到合理地布置抗震防線的目標(biāo),提出樓梯半滑支抗震措施的合理化建議。山東建筑大學(xué)碩士學(xué)位論文第章地震作用及結(jié)構(gòu)抗震防線概述在建筑抗震設(shè)計(jì)中,所指的地震是由于地殼構(gòu)造運(yùn)動(dòng)使深部巖石的應(yīng)變超過(guò)允許值,巖層發(fā)生斷裂、錯(cuò)動(dòng)而引起的地面振動(dòng)。強(qiáng)烈的構(gòu)造地震影響面廣,破壞性大,發(fā)生頻率高。約占破壞性地震總量的【】以上。因此,在建筑抗震設(shè)計(jì)中,僅限于討論在構(gòu)造地震作用下建筑的設(shè)防問(wèn)題。地震設(shè)防目標(biāo),指的是地震作用下,不同地震烈度的地震影響對(duì)建筑物的結(jié)構(gòu)構(gòu)件等的使用要求建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范根據(jù)我國(guó)的實(shí)際情況,提出了符合我國(guó)現(xiàn)有國(guó)情的三種抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)【】,既能夠使建筑物在地震時(shí)獲得足夠的安全,滿足使用要求,又能夠合理的使用建設(shè)投資。第一水準(zhǔn)地震區(qū)的地震烈度要比本地區(qū)的建筑物抗震設(shè)防烈度低,此時(shí)處于地震區(qū)的建筑物主體結(jié)構(gòu)并沒(méi)有受到損壞或者是受到損壞但不需要修理就可以繼續(xù)使用,這時(shí)結(jié)構(gòu)處于彈性狀態(tài)下的受力階段,房屋還處在正常使用狀態(tài),此即為“小震不壞”。第二水準(zhǔn)地震區(qū)的地震烈度與與本地區(qū)建筑物的地震設(shè)防烈度相近,此時(shí)處于地震區(qū)的結(jié)構(gòu)受到輕微損壞但需要修理才能繼續(xù)投入使用,這時(shí)結(jié)構(gòu)己進(jìn)入非彈性工作階段,要求這時(shí)的結(jié)構(gòu)體系損壞或非彈性變形應(yīng)控制在可修復(fù)的范圍內(nèi),此即為“中震可修”。第三水準(zhǔn)地震區(qū)的地震烈度要比本地區(qū)建筑物的地震設(shè)防烈度高,此時(shí)地震區(qū)的建筑物受到的損壞不至于發(fā)生倒塌或?qū)χ車斐晌C(jī),這時(shí)結(jié)構(gòu)將出現(xiàn)較大的非彈性變形,但要求變形控制在房屋免于倒塌的允許范圍內(nèi)。這條規(guī)定也表明我國(guó)的抗震設(shè)計(jì)要同時(shí)達(dá)到多層次要求,此即為“大震不倒”。地震一旦發(fā)生都會(huì)對(duì)周圍的地區(qū)造成影響,因此了解地震的振動(dòng)對(duì)于建筑物的抗震設(shè)計(jì)會(huì)有很大的幫助,現(xiàn)有地震理論,表征地震動(dòng)特性及其破壞作用的要素有三峰值加速度山東建筑大學(xué)碩士學(xué)位論文頻譜組成持續(xù)時(shí)間下圖表征三種烈度含義及含義概率密產(chǎn)鼉。度函數(shù),仆/鈕/烈度“供罕遇瓣眾值嘉罕遇基本烈度烈度烈度一生小霞女譬圖三種烈度及含義由此可見(jiàn),影響建筑物破壞程度的不僅是地面運(yùn)動(dòng)最大加速度這個(gè)單一的物理量,還與地震動(dòng)的波形以及震動(dòng)持續(xù)時(shí)間密切相關(guān)。地震作用地震釋放的能量,以地震波的形式向四周擴(kuò)散,地震波到達(dá)地面后引起地面運(yùn)動(dòng),使地面原來(lái)處于靜止的建筑物受到動(dòng)力作用而產(chǎn)生強(qiáng)迫振動(dòng)。在振動(dòng)過(guò)程中作用在結(jié)構(gòu)上的慣性力就是地震荷載。這樣,地震荷載可以理解為一種能反映地震影響的等效荷載。實(shí)際上,地震荷載是由于地面運(yùn)動(dòng)引起結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)作用,不應(yīng)該稱為“地震荷載”,應(yīng)稱為“地震作用”【】。在地震作用效應(yīng)和其他荷載效應(yīng)的基本組合超出結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力,或在地震作用下結(jié)構(gòu)的側(cè)移超過(guò)允許值時(shí),建筑物就遭到破壞,以至倒塌。因此,在建筑物抗震設(shè)計(jì)中,確定地震作用是一個(gè)十分重要的問(wèn)題。確定地震作用的方法地震作用對(duì)于建筑物的抗震設(shè)計(jì)具有重大的影響,因此如何確定地震作用也成為建筑抗震設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。山東建筑大學(xué)碩士學(xué)位論文現(xiàn)在世界上許多國(guó)家和地區(qū)的抗震設(shè)計(jì)規(guī)范中廣泛采用的方法是反應(yīng)譜理論,其中又以加速度反應(yīng)譜應(yīng)用最多。加速度反應(yīng)譜指的是單質(zhì)點(diǎn)彈性體系在一定的地面運(yùn)動(dòng)作用下,最大反應(yīng)加速度一般用相對(duì)值與體系自振周期的變化曲線。當(dāng)結(jié)構(gòu)體系的自振周期己知時(shí),根據(jù)已有的計(jì)算公式并結(jié)合反應(yīng)譜曲線,就能夠很快速的確定結(jié)構(gòu)體系的反應(yīng)加速度,進(jìn)而求出地震作用。應(yīng)用反應(yīng)譜理論不僅可以解決單質(zhì)點(diǎn)體系的地震反映計(jì)算問(wèn)題,對(duì)于多質(zhì)點(diǎn)體系的地震反映還可以通過(guò)振型分解法來(lái)進(jìn)行確定。在實(shí)際工程中,存在很多特別不規(guī)則建筑,此時(shí)常常采用時(shí)程分析法來(lái)計(jì)算結(jié)構(gòu)的地震反映。時(shí)程分析法是用數(shù)值積分求解運(yùn)動(dòng)微分方程的一種方法,在數(shù)學(xué)上稱為逐步積分法。這種方法由初始狀態(tài)開(kāi)始逐步幾分直至地震終止,求出結(jié)構(gòu)在地震作用下從靜止到振動(dòng)、直至振動(dòng)終止整個(gè)過(guò)程的地震反應(yīng)位移、速度、加速度。結(jié)構(gòu)抗震防線汶川地震震害分析中可以看出,地震時(shí)建筑物的破壞是導(dǎo)致人民生命財(cái)產(chǎn)損失的主要因素,因此建筑物設(shè)計(jì)時(shí),通過(guò)加強(qiáng)抗震設(shè)防減少建筑物破壞成為研究的重中之重。同時(shí),建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范第條也提出“抗震結(jié)構(gòu)體系益有多道抗震防線益有合理的剛度和承載力分布,避免因局部削弱或突變形成薄弱部位,產(chǎn)生過(guò)大的應(yīng)力集中或塑性變形集中結(jié)構(gòu)在兩個(gè)主軸方向的動(dòng)力特性宜相近?！倍嗟婪谰€的概念建筑物在地震作用下一些構(gòu)件首先進(jìn)入屈服狀態(tài),這些構(gòu)件由于進(jìn)入屈服狀態(tài)早,在屈服進(jìn)展的過(guò)程中消耗了地震大量的能量,這是主要的耗能構(gòu)件。在屈服進(jìn)展過(guò)程中,這些構(gòu)件由于還約束于其他仍處于彈性狀態(tài)的構(gòu)件,因此這一階段可以成為約束屈服階段【。圖示意了結(jié)構(gòu)的屈服歷程,表明了內(nèi)力與位移的關(guān)系。在地震初期。結(jié)構(gòu)處于彈性工作狀態(tài)自點(diǎn)開(kāi)始即有構(gòu)件將進(jìn)入彈塑形狀態(tài)之后,不斷的有構(gòu)件進(jìn)入屈服狀態(tài),結(jié)構(gòu)的內(nèi)力逐漸增大,位移增大的更快,直至整個(gè)結(jié)構(gòu)進(jìn)入無(wú)約束的全塑性屈服階段,最后倒塌破壞。山東建筑大學(xué)碩士學(xué)位論文圖屈服歷程、內(nèi)力與位移關(guān)系士駕一奶“這種結(jié)構(gòu)正是現(xiàn)在建筑抗震設(shè)計(jì)中所希望得到的,當(dāng)結(jié)構(gòu)在點(diǎn)開(kāi)始出現(xiàn)屈服后,結(jié)構(gòu)并不是立刻喪失其承載力發(fā)生破壞,而是將要重新分配內(nèi)力建立另外一種新的平衡,我們把此時(shí)點(diǎn)稱為結(jié)構(gòu)抗震的第一道防線,點(diǎn)之后的新的受力結(jié)構(gòu)稱為抗震的第二道、第三道第道防線。多道抗震防線的必要性多道抗震防線對(duì)與提高結(jié)構(gòu)的抗震性能有著不可忽視的意義,一次大的地震,某場(chǎng)地產(chǎn)生的地震動(dòng),能造成建筑物破壞的強(qiáng)震持續(xù)時(shí)間工程持時(shí),一般為幾秒到幾十秒,這樣長(zhǎng)時(shí)間的振動(dòng),相當(dāng)于對(duì)建筑物施加多次沖擊荷載,建筑物在長(zhǎng)時(shí)間的沖擊荷載作用下必然會(huì)逐漸破壞直至倒塌。可以想象,只設(shè)置一道抗震防線的建筑物如何能夠抵擋得住這一波接著一波的沖擊荷載,倒塌是必然的。而且當(dāng)建筑物因?yàn)槠渥哉裰芷谂c地震動(dòng)的卓越周期相近而發(fā)生了共振時(shí),此時(shí)就更加的加快了結(jié)構(gòu)倒塌的過(guò)程。然而如果建筑物采用的是多道防線的多重抗側(cè)力體系,第一道防線的抗側(cè)力構(gòu)件在強(qiáng)烈地震作用下遭到破壞時(shí),后備的第二道甚至第三道第四道防線接替第一道防線工作,抵擋后續(xù)的地震動(dòng)的沖擊,就會(huì)使保證建筑物最低限度的安全,免于倒塌。當(dāng)遇到建筑物的自振周期與地震動(dòng)卓越周期相近的情況時(shí),這樣的多道防線更加的表現(xiàn)出其優(yōu)越性。當(dāng)?shù)谝坏揽箓?cè)力防線因共振而破壞,后續(xù)的幾道防線接替第一道防線,將會(huì)使的建筑物的自振周期出現(xiàn)較大的幅度變化,從而與地震動(dòng)的卓越周期錯(cuò)開(kāi),緩解共振作用,減輕地震對(duì)建筑物的破壞作用。山東建筑大學(xué)碩士學(xué)位論文多道抗震防線選擇的原則抗震等級(jí)影響需要設(shè)置的抗震防線數(shù)量,對(duì)于抗震等級(jí)較低的結(jié)構(gòu)可以主要考慮第一道防線,而對(duì)抗震等級(jí)較高的結(jié)構(gòu)則應(yīng)該考慮更多道防線,這樣才能更好的使后續(xù)幾道防線發(fā)揮出最大的作用。地震時(shí)能量是巨大的,為了更好的提高結(jié)構(gòu)的耗能能力,對(duì)于主要的耗能構(gòu)件應(yīng)該在具有很好的延性的同時(shí)還應(yīng)該具有適當(dāng)?shù)膭偠?。?duì)于同一樓層內(nèi)宜使主要的耗能構(gòu)件屈服后,其他的抗側(cè)力構(gòu)件應(yīng)該仍處于彈性階段,使得“有約束屈服階段”盡量延長(zhǎng),以保證結(jié)構(gòu)的延性和抗倒塌能力。對(duì)于第一道防線的選擇不能使其對(duì)結(jié)構(gòu)的豎向承載力有較大的影響。因?yàn)榻ㄖ锏牡顾饕怯捎谄鋯适Я藢?duì)重力荷載的承受能力。因此第一道防線應(yīng)該選擇軸向應(yīng)力較小的構(gòu)件作為主要的耗能構(gòu)件。對(duì)于結(jié)構(gòu)的自振周期,不同的防線宜有不同的區(qū)別,以減少其共振頻率。如果設(shè)置的第一道防線避開(kāi)了場(chǎng)地的卓越周期,結(jié)構(gòu)就不會(huì)發(fā)生共振,建筑物就不會(huì)發(fā)生倒塌。如果未能避開(kāi),則后續(xù)的幾道防線也應(yīng)該能夠避開(kāi),從而減輕地震的破壞。應(yīng)建立一系列分布的屈服區(qū),有意識(shí)的在一些構(gòu)件中采取特殊的構(gòu)造措施,使構(gòu)件的塑性變形集中在潛在的屈服區(qū)內(nèi),使得結(jié)構(gòu)具有更加有利的塑性重分布能力。這樣處在屈服區(qū)的構(gòu)件就會(huì)率先屈服,在隨后的持續(xù)地震中會(huì)消耗掉地震動(dòng)所產(chǎn)生的大部分能量,從而起到保護(hù)其他重要構(gòu)件的作用。各個(gè)結(jié)構(gòu)形式的多道防線設(shè)置框架結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)是由梁和柱以剛接或者鉸接構(gòu)成承重體系的結(jié)構(gòu),即由梁和柱組成框架共同抵抗適用過(guò)程中出現(xiàn)的水平荷載和豎向荷載?？蚣芙Y(jié)構(gòu)是一種非常單一的結(jié)構(gòu)體系,因此如果要設(shè)置抗震防線只能是針對(duì)框架結(jié)構(gòu)的柱和梁。我們可以通過(guò)控制柱和梁的相對(duì)強(qiáng)度實(shí)現(xiàn)兩道防線第一道防線是框架梁,從只有一部分梁端出現(xiàn)塑性鉸到全部梁端都出現(xiàn)塑性鉸。第二道防線是框架柱,從梁端大量的塑性鉸出現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)開(kāi)始到柱根開(kāi)始出現(xiàn)塑性鉸。山東建筑大學(xué)碩士學(xué)位論文剪力墻結(jié)構(gòu)剪力墻結(jié)構(gòu)是用鋼筋混凝土墻板來(lái)代替框架結(jié)構(gòu)中的梁柱,能承擔(dān)各類荷載引起的內(nèi)力,并能有效控制結(jié)構(gòu)的水平力。當(dāng)剪力墻結(jié)構(gòu)中聯(lián)肢剪力墻連梁設(shè)計(jì)合理剛度和強(qiáng)度適當(dāng)時(shí),剪力墻結(jié)構(gòu)可以設(shè)置兩道抗震防線連梁為第一道防線,連粱的梁端在地震作用下會(huì)率先出現(xiàn)屈服,從而形成一系列的屈服區(qū),使結(jié)構(gòu)吸收和耗掉地震大量的能量。墻肢為第二道防線,在連梁屈服以后,各個(gè)肢墻之間的聯(lián)系減弱,仍作為獨(dú)立的實(shí)體剪力墻協(xié)同工作?？蚣芤患袅Y(jié)構(gòu)框架一剪力墻結(jié)構(gòu)是由框架和剪力墻結(jié)構(gòu)兩種不同的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)組成的新的受力形式。這種結(jié)構(gòu)是一種雙重抗側(cè)力體系,因?yàn)榧袅Φ目箓?cè)剛度要比框架結(jié)構(gòu)大的多,所以在地震作用下,樓層地震的總剪力大部分有剪力墻來(lái)承擔(dān),而框架柱只承擔(dān)了其中一很小部分,因此第一道防線可以設(shè)置為剪力墻,地震作用下層問(wèn)發(fā)生位移,剪力墻逐漸開(kāi)裂而框架仍然保持彈性狀態(tài),剪力墻的抗側(cè)移剛度逐漸降低,一部分地震能量會(huì)轉(zhuǎn)移到框架柱上,從而使框架柱稱為第二道防線。砌體結(jié)構(gòu)砌體結(jié)構(gòu)是用磚砌體、石砌體或砌塊砌體建造的結(jié)構(gòu)。由于砌體的抗壓強(qiáng)度較高而抗拉強(qiáng)度很低,因此,砌體結(jié)構(gòu)構(gòu)件主要承受軸心或小偏心壓力,而很少受拉或受彎。通常需要設(shè)置構(gòu)造柱和圈梁,在結(jié)構(gòu)受力初期,墻體會(huì)出現(xiàn)較小的裂縫,構(gòu)造柱和圈梁也不會(huì)出現(xiàn)開(kāi)裂。隨著墻體裂縫的不斷變大,變形也不斷變大構(gòu)造柱和圈梁的約束作用就會(huì)表現(xiàn)出來(lái),墻體會(huì)消耗掉大部分地震能量,因此可以認(rèn)為是墻體為第一道防線,而構(gòu)造柱和圈梁作為砌體結(jié)構(gòu)的第二道防線出現(xiàn)。本章小結(jié)本章簡(jiǎn)述了地震作用特點(diǎn),地震作用的確定方法重點(diǎn)介紹了結(jié)構(gòu)的設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)以及多道防線詳細(xì)的闡述了不同結(jié)構(gòu)的多道防線設(shè)置。山東建筑大學(xué)碩士學(xué)位論文第章有限元分析方法有限元分析的含義對(duì)于很多的實(shí)際工程問(wèn)題,要想求得其解析解是非常困難的,為此,加在年提出了一種新的方法一有限單元法,利用這種方法解決實(shí)際工程變得不再困難。有限單元法是一種求解微分方程的近似方法,它將連續(xù)性的問(wèn)題轉(zhuǎn)化為離散型的問(wèn)題,將微分方程轉(zhuǎn)化為代數(shù)方程求解,實(shí)際上就是一種變相的等效替代方法。有限元方法的基本原理有限元的核心思想是結(jié)構(gòu)的離散化,就是將實(shí)際結(jié)構(gòu)假想地離散為有限數(shù)目的規(guī)則單元組合體,在求解實(shí)際結(jié)構(gòu)的未知量時(shí),通過(guò)對(duì)各個(gè)離散的單元體進(jìn)行分析,用這些離散體的分析結(jié)果來(lái)反應(yīng)實(shí)際結(jié)構(gòu)的情況,從而解決實(shí)際結(jié)構(gòu)中那些繁瑣而有麻煩的實(shí)際問(wèn)題。首先是將連續(xù)體離散為一組有限個(gè)按一定方式連結(jié)在一起的單元組合體,假定成為各個(gè)單元之間僅僅是以節(jié)點(diǎn)連接,把節(jié)點(diǎn)的位移作為基本的未知量,以單元的節(jié)點(diǎn)位移來(lái)確定單元的位移函數(shù),建立應(yīng)變分量與位移分量之間的幾何關(guān)系、應(yīng)力與應(yīng)變之間的本構(gòu)關(guān)系。通過(guò)建立單元節(jié)點(diǎn)力與節(jié)點(diǎn)位移之間的關(guān)系,從而確定單元?jiǎng)偠染仃?求得連續(xù)體節(jié)點(diǎn)位移,再通過(guò)各個(gè)單元上的節(jié)點(diǎn)位移值即可得到各種待求物理量,如應(yīng)力、應(yīng)變。有限元軟件中的對(duì)象和單元的建立模型的過(guò)程實(shí)際上就是一個(gè)反復(fù)的增加對(duì)象的過(guò)程,這些對(duì)象要盡量與實(shí)際構(gòu)件一致。在運(yùn)行分析時(shí),軟件會(huì)自動(dòng)的將定義的各個(gè)對(duì)象的屬性轉(zhuǎn)化為離散單元的計(jì)算數(shù)據(jù),此時(shí)建立的計(jì)算模型實(shí)際上就是將結(jié)構(gòu)屬性簡(jiǎn)化而進(jìn)行的一種分析。點(diǎn)對(duì)象點(diǎn)對(duì)象一般是在繪制線對(duì)象、面對(duì)象或者實(shí)體對(duì)象時(shí)自動(dòng)的生成,它是組成其他單元的基本對(duì)象。點(diǎn)對(duì)象用來(lái)制定約束、彈簧、連接屬性、質(zhì)量、荷載、溫度等當(dāng)然也可以獨(dú)立出現(xiàn)來(lái)模擬單個(gè)質(zhì)點(diǎn)。點(diǎn)對(duì)象包括節(jié)點(diǎn)對(duì)山東建筑大學(xué)碩士學(xué)位論文象和接地支座對(duì)象。線對(duì)象線對(duì)象一般用來(lái)模擬梁、柱、支撐等框架構(gòu)件。線對(duì)象可以指定截面類型、端部位移、剛度修正、集中荷載、線荷載等屬性。本文模型中的框架梁柱就是要用框架單元來(lái)模擬。面對(duì)象主要分為板殼對(duì)象和二維實(shí)體對(duì)象主要用來(lái)模擬結(jié)構(gòu)的板、墻、坡面等。面對(duì)象可以被指定截面類型、均布荷載、應(yīng)變荷載、溫度荷載、風(fēng)荷載等屬性。材料與截面中儲(chǔ)存了較為豐富的材料類型與單元類型。、材料定義材料定義是指定義賦予單位的材料屬性,是計(jì)算構(gòu)件的基本屬性數(shù)據(jù)。用戶可以賦予多個(gè)不同類型的單元,并且這些不同的屬性可以用于多種不同的計(jì)算,應(yīng)用非常靈活。同時(shí),也可以定義各向正交異性、各向同性以及單軸應(yīng)力的材料。對(duì)材料的屬性進(jìn)行數(shù)據(jù)定義,包括材料的名稱、材料的類型、材料的對(duì)稱類型,各種材料對(duì)應(yīng)其唯一的彈性模量、重量密度、質(zhì)量密度、泊松比、熱膨脹系數(shù),根據(jù)各種材料彈性模量與剪切模量不同的關(guān)系,確定材料的剪切模量,根據(jù)實(shí)際情況還可以定義材料的非線性數(shù)據(jù)、材料阻尼屬性、基于時(shí)間的屬性以及熱屬性。、截面定義在系統(tǒng)中,對(duì)于截面的定義囊括了幾乎實(shí)際工程中出現(xiàn)的所有的截面形式。而對(duì)于那行不標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件截面的定義也完全可以通過(guò)截面設(shè)計(jì)器進(jìn)行自行定義。其中各個(gè)構(gòu)件的指標(biāo)數(shù)據(jù)完全是根據(jù)國(guó)家現(xiàn)行規(guī)范進(jìn)行設(shè)定的。在截面的屬性定義中包含了對(duì)框架截面、鋼束截面、索截面、實(shí)際截面的定義,在選擇合適的截面的同時(shí),要勾選與截面相對(duì)應(yīng)的材料類型,這樣才能更好的反應(yīng)實(shí)際情況。分析的實(shí)現(xiàn)方法分析方法的基本概念分析方法實(shí)際上就是對(duì)結(jié)構(gòu)施加靜力荷載而進(jìn)行的一種非線性分山東建筑大學(xué)碩士學(xué)位論文析方法,該方法在使用過(guò)程中表現(xiàn)出了它的優(yōu)勢(shì),首先,其采用的反應(yīng)譜分析方法【區(qū)別與一直一來(lái)的彈塑性時(shí)稱分析另外,其采用了很直觀的分析原理和簡(jiǎn)單宜行的操作方法,這要比動(dòng)力的分析方法簡(jiǎn)單的多。方法的早期形成其實(shí)是“能力譜方法”【,基于地震中各個(gè)構(gòu)件承擔(dān)能量不同的分布原理,將實(shí)際工程中出現(xiàn)的多自由度體系的結(jié)構(gòu)進(jìn)行轉(zhuǎn)化,用最簡(jiǎn)單的單自由度體系進(jìn)行替代?！澳芰ψV方法”主要包括兩方面的內(nèi)容計(jì)算結(jié)構(gòu)的能力曲線靜力彈塑性分析、計(jì)算結(jié)構(gòu)的目標(biāo)位移和結(jié)果的評(píng)價(jià)。前者的主要內(nèi)容就是逐步施加靜力荷載作用下對(duì)于結(jié)構(gòu)模型的彈塑性分析后者的主要內(nèi)容就是采用什么合理的方法來(lái)反應(yīng)結(jié)構(gòu)在水平地震作用下的實(shí)際情況。目前主要有采用能力譜方法,推薦的目標(biāo)位移法,以及前兩種方法改進(jìn)版的等效線性化和位移修正法,當(dāng)進(jìn)行計(jì)算分析時(shí),我們可以根據(jù)自己的需要選擇合適的方法。在我國(guó),應(yīng)用最為廣泛的是能離譜方法。本文主要利用方法來(lái)確定結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的非線性變形,即構(gòu)件塑性鉸出現(xiàn)位置和數(shù)序的確定。分析的基本思路、分析方法實(shí)際上就是逐步加載的方法,在結(jié)構(gòu)力學(xué)中就經(jīng)常用逐步加載的方法來(lái)分析結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)。下面用一個(gè)簡(jiǎn)單的例子來(lái)描述如下圖連續(xù)梁各跨相同,極限彎矩,當(dāng)從零逐步增加時(shí),各處彎矩同比例增加,當(dāng)/時(shí),彎矩分布當(dāng)增至/時(shí),彎矩分布山東建筑大學(xué)碩士學(xué)位論文當(dāng)繼續(xù)增加時(shí),各處彎矩同比例增加,直到增至下圖狀態(tài),此時(shí)處出現(xiàn)塑性鉸。當(dāng)達(dá)到/時(shí)當(dāng)從/繼續(xù)逐步增加時(shí),處彎矩保持,點(diǎn)以左各截面彎矩仍然變化,直到點(diǎn)彎矩達(dá)到極限彎矩,并出現(xiàn)塑性鉸此時(shí)整個(gè)結(jié)構(gòu)也成為機(jī)構(gòu)而潰倒。結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)的彎矩此時(shí)/、方法中的地震作用分布模式根據(jù)荷載分布形式與實(shí)際情況相符合的原則,荷載逐漸從加載,分析地震作用下塑性鉸變化。下面用一個(gè)簡(jiǎn)單的框架來(lái)說(shuō)明一,山東建筑大學(xué)碩士學(xué)位論文相當(dāng)于度強(qiáng)的地震時(shí),相當(dāng)于度及更小的地震時(shí),整個(gè)框架全部彈性受力出現(xiàn)第一批塑性鉸,相當(dāng)于度強(qiáng)的地震蚓達(dá)到度強(qiáng)的地震時(shí)出現(xiàn)第批塑性鉸出現(xiàn)第二批塑性鉸一繼續(xù)加載,直至推倒。弄清整個(gè)受載屈服過(guò)程通過(guò)整個(gè)的推覆過(guò)程弄清楚了整個(gè)框架的能力大小。其實(shí),結(jié)構(gòu)中都應(yīng)該允許某些屈服結(jié)構(gòu),一是屈服機(jī)構(gòu)應(yīng)該出現(xiàn)在適當(dāng)?shù)奈恢?而就是屈服部位應(yīng)該能夠出現(xiàn)較大的塑性變形。分析分析主要分為兩個(gè)部分,一個(gè)是建立側(cè)向荷載作用下的結(jié)構(gòu)荷載位移曲線圖一個(gè)是對(duì)結(jié)構(gòu)抗震能力的評(píng)估。、建立側(cè)向荷載作用下的結(jié)構(gòu)荷載位移曲線確定側(cè)向荷載作用下的結(jié)構(gòu)荷載位移曲線分為以下幾個(gè)步驟首先是要確定結(jié)構(gòu)的計(jì)算模型,然后利用定義的實(shí)際數(shù)據(jù)根據(jù)有關(guān)公式計(jì)算并驗(yàn)算結(jié)構(gòu)構(gòu)件承受壓力、軸力、剪力、彎矩等的能力,根據(jù)構(gòu)件的應(yīng)力應(yīng)變曲線確定其彈性情況山東建筑大學(xué)碩士學(xué)位論文以及構(gòu)件在達(dá)到性能點(diǎn)后其開(kāi)裂情況和屈服機(jī)制【,然后利用各層的地震剪力檢驗(yàn)結(jié)構(gòu)在逐步加載情況下側(cè)向剛度和層間位移角的變化,最后確定結(jié)構(gòu)的承載能力曲線。分析的結(jié)果是結(jié)構(gòu)的荷載位移曲線,它表示的是側(cè)向總剪力與頂點(diǎn)側(cè)向位移的關(guān)系。下圖表征的是理想的荷載位移曲線側(cè)向總剪力頂點(diǎn)側(cè)化移圖結(jié)構(gòu)荷載一位移曲線從圖中可以清楚的看出,在側(cè)向力作用下,結(jié)構(gòu)的變形經(jīng)歷了幾個(gè)階段從點(diǎn)開(kāi)始,隨著側(cè)向地震剪力的增大,位移隨著增大,當(dāng)撤去施加的力后,這種變形會(huì)彈性恢復(fù),這一階段屬于彈性的變形階段從點(diǎn)到點(diǎn),隨著地震剪力的增大,位移也隨著增大,但是當(dāng)撤去施加的荷載后,位移也會(huì)恢復(fù)但是并不能恢復(fù)到開(kāi)始的點(diǎn),這一階段屬于非線性的變形階段從點(diǎn)開(kāi)始直到點(diǎn),結(jié)構(gòu)地震剪力減小,說(shuō)明其承受地震剪力的能力有了很大的變化,位移仍在變大直至結(jié)構(gòu)破壞,這一階段屬于失穩(wěn)階段。從圖可以看出荷載位移曲線的本質(zhì)就是表征結(jié)構(gòu)的頂點(diǎn)位移隨著地震側(cè)向總剪力的變化情況,同時(shí),這條曲線也很好的說(shuō)明了規(guī)范規(guī)定的抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)。、結(jié)構(gòu)抗震能力的評(píng)估目前存在很多結(jié)構(gòu)抗震能力的評(píng)估方法【冽,下面列出的是經(jīng)常采用的幾種方法根據(jù)結(jié)構(gòu)承載力曲線上的地震剪力確定結(jié)構(gòu)層問(wèn)的位移角,并檢驗(yàn)是否滿山東建筑大學(xué)碩士學(xué)位論文足規(guī)范規(guī)定的容許層間位移角。用層承載力曲線相應(yīng)的恢復(fù)力模型,按照時(shí)稱分析校核非線性層間變形是否符合規(guī)范限制的要求。利用需求譜與能離譜曲線得到的交匯點(diǎn)的位移值,同各個(gè)目標(biāo)的位移進(jìn)行比較分析,從而檢驗(yàn)是否滿足規(guī)范規(guī)定的彈性變形驗(yàn)算的要求。通過(guò)分析得到的荷載位移曲線并不能立即將曲線上的某一點(diǎn)定為目標(biāo)位移,并與規(guī)范中的容許變形值進(jìn)行比較。通常需要進(jìn)行一系列的轉(zhuǎn)化處理,最常用的兩種處理方法是能力譜法和目標(biāo)位移法。本章小結(jié)本章簡(jiǎn)要的介紹了現(xiàn)代應(yīng)用有限元對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析的原理以及利用有限元分析軟件中如何利用點(diǎn)線面對(duì)象來(lái)確定點(diǎn)線面單元來(lái)確定結(jié)構(gòu)的分析模型重點(diǎn)介紹中利用分析通過(guò)逐步加載的方式來(lái)分析構(gòu)