装配式隔震框架结构体系适用高度研究

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在装配式混凝土建筑中,混凝土框架结构被认为是最容易实现装配化的结构体系。对于装配式框架结构而言,装配率的提升和成本的降低往往与结构的高度成正比。对比日本、欧洲的装配式框架结构等工程实例,我国规范对该类结构的适用高度进行了相对严格的限制。本文将隔震技术与装配式框架结构两者结合,在基于性能的抗震设计思想基础上,来研究在高烈度地区装配式隔震框架结构的适用高度,并与现有规范的适用高度进行比较,考查加入隔震方案后是否可以使得结构适用高度有所提高。论文主要研究工作包括以下四个方面:(1)在国内外对传统设防标准的研究基础上,将隔震结构的性能水准与我国现行规范地震作用下的水准结合,综合考虑“投资-效益”影响,建立了适合隔震框架结构的多级性能设防目标,并选择隔震层位移和层间位移角作为隔震框架结构性能评价指标。(2)通过有限元分析软件ETABS,首先分别建立了11层35m高的小高宽比框架结构和11层35m高的大高宽比框架结构作为基准框架结构模型。在8度0.3g抗震设防烈度下分别进行了隔震设计,通过分析隔震框架结构与非隔震框架结构在地震作用下的性能响应,并对自振周期、层间剪力、层间位移角及顶层加速度等进行对比分析,得出地震作用下的隔震效果,并对该基准模型对应的隔震方案的减振有效性进行了验证。(3)在两种不同高宽比框架结构的基础上,逐渐增加层数,分别将层数及总高度增至12层38m、13层41m及14层44m,并建立起相应的隔震和非隔震模型。分别在多遇、设防及罕遇地震下,对模型进行反应谱分析、时程分析、非线性时程分析,对比不同高度下的减震效果和抗震性能。以隔震层位移和层间位移角作为控制指标,建立基于位移性能的隔震框架结构的目标评价。评估结果表明,在抗震性能相当的条件下,隔震框架结构相较于传统框架结构,其适用高度上可进一步提升,对应大高宽比及小高宽比结构,其提升幅度分别达到17.1%和8.6%。(4)采用Pushover分析法,对超出规范限值高度的隔震框架结构进行静力非线性分析,进一步评价其抗震能力。通过pushover分析研究得到了该超限隔震框架结构塑性铰的出现、分布及发展规律。将分析结果与罕遇地震分析得到的性能指标进行对比,验证了该超限隔震框架结构的抗震性能,从而也进一步说明对比当前规范过于严格的适用高度限值条件,建议在隔震技术引入后可以将框架结构的适用高度进行适当提升。
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