少钢支撑rc框架结构抗震性能研究

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1、少钢支撑RC框架结构抗震性能研究(申请清华大学工学硕士学位论文)培养单位：土木工程系学科：土木工程研究生：杨馨指导教师:赵作周副教授二○一五年六月StudyonSeismicBehaviorofRCFrameStructureswithFewSteelBracesThesisSubmittedtoTsinghuaUniversityinpartialfulfillmentoftherequirementforthedegreeofMasterofScienceinCivilEngineeringbyYangXinThesisSupervisor:Asso

2、ciateProfessorZhaoZuozhouJune,2015摘要摘要震害表明RC框架结构存在抗震防线单一、缺乏足够冗余度的问题。在RC框架结构中设置少量钢支撑，可以使结构具有多重抗震防线，提高其安全储备和抗震防倒塌能力。我国现行规范对含少量剪力墙的框架结构已经有了明确定义和相应的设计方法，而对于含有少量支撑的框架结构没有定义。本文重点研究了少钢支撑RC框架结构的定义方法和抗震防倒塌能力，在理论分析和试验的基础上总结了其设计方法，主要研究工作和成果如下：（1）有限元模型标定。基于Opensees平台建立有限元模型，与公开发表的试验进行对比验证，结果

3、表明选取的有限元模型能够较好地模拟RC框架结构和钢支撑RC框架结构的弹塑性性能。（2）少钢支撑RC框架结构定义的提出。以8度(0.20g)设防烈度区一个典型RC框架结构及三个带不同钢支撑的RC框架结构为例，基于弹性分析和弹塑性Pushover分析，借鉴含有少量剪力墙的框架结构的定义方法，提出了以底部框架倾覆力矩分担率与抗侧刚度增量为控制指标的少钢支撑RC框架结构的定义。（3）少钢支撑RC框架结构抗震防倒塌能力评估。通过基于IDA的结构抗倒塌易损性分析，验证了各个设防烈度区的少钢支撑RC框架结构相比纯框架结构的抗倒塌能力提高，在超罕遇地震下有足够的抗震防倒

4、塌能力。（4）钢支撑性能设计目标及抗震性能试验研究。以大震不断裂为目标，分别对普通钢支撑和屈曲约束支撑提出了性能设计要求。通过试验研究分析了截面形状、宽厚比以及内填混凝土对普通无缝钢管支撑屈曲模式、断裂延性的影响，并对普通无缝钢管支撑的设计方法提出了建议。提出了一种后装套管式新型屈曲约束支撑及其构造方法，相较常规构造方式可以提高屈曲约束支撑的工作段长度，增加其变形能力，且可用于既有普通钢管支撑的原位加固改造，通过试验研究验证了该构造方式的可行性。（5）少钢支撑RC框架结构的设计方法总结。以提高结构抗倒塌能力，保证在超罕遇地震水平下不倒塌为目标，结合理论分

5、析和试验研究的结果，建议了少钢支撑RC框架结构的框架梁、柱、支撑构件设计方法。关键词：钢筋混凝土框架结构；钢支撑；试验；推覆分析；增量动力分析IAbstractAbstractSeismicdamageofreinforcedconcrete(RC)framestructuresduringearthquakeshasindicatedthattheymaybelackofsufficientredundancyunderearthquakeaction.Iffewsteelbracesareinstalled,theRCframewillbecomem

6、ulti-fortification,anditssafetymarginandcollapse-resistingcapacitywillbeimproved.Incurrentin-forceChinadesigncodes,RCframestructurewithfewshearwallshasbeenclearlydefined,whileRCframestructurewithfewsteelbraceshasn'tbeenmentionedyet.Definition,collapse-resistingcapacitiesanddesign

7、criteriaofRCframestructurewithfewsteelbracesarestudied.Themainworkandachievementsareasfollows:(1)Verificationoffiniteelementmodel.AfiniteelementmodelhasbeendevelopedbasedonOpenseesplatformandprovedappropriateforelastic-plasticanalysisofRCframeswithandwithoutsteelbraces,accordingt

8、overificationofsomepublishedtestresults.