【摘 要】
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在一些高层及超高层剪力墙结构中,为了保证结构具有足够的抗侧刚度,经常会设置长度较大而无洞口的整体剪力墙。但这类剪力墙在大震过后结构底部损伤往往很严重,因其主要依靠
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在一些高层及超高层剪力墙结构中,为了保证结构具有足够的抗侧刚度,经常会设置长度较大而无洞口的整体剪力墙。但这类剪力墙在大震过后结构底部损伤往往很严重,因其主要依靠底部形成塑性铰区后的转动耗散外部输入的地震能量。为了突破整体剪力墙通过牺牲自身主体部位来保证结构的耗能能力和延性的方式,本文提出了一种带耗能装置的开缝剪力墙。该类耗能剪力墙通过在整体剪力墙中开竖缝并附加外部耗能装置来提高结构的变形和耗能能力,同时减轻主体墙肢的损伤。本文针对该类耗能剪力墙的抗震性能和设计方法主要进行了以下工作:(1)通过理论分析的方式对带耗能装置开缝剪力墙的结构性能进行了研究,包括结构弹性抗侧刚度和极限受弯承载力的计算公式推导。在此基础上进行了具体的算例分析,分析结果表明耗能装置的刚度和屈服剪力是影响带耗能装置开缝剪力墙结构性能的重要影响因素,这为本文进一步的分析研究提供了理论基础。(2)依据带耗能装置开缝剪力墙的实际受力特点,在OpenSees平台上建立了该结构的数值模型,并利用已有试验数据分别对该数值模型中墙肢和耗能装置部分的有效性进行了验证,结果表明基于刚度法的纤维梁柱单元和分层壳单元相结合的数值模型以及二节点连接单元分别可以较为准确地预测带耗能装置开缝剪力墙中的墙肢和缝内耗能装置的非线性滞回行为。(3)在建立的带耗能装置开缝剪力墙的数值模型基础上,对1个整体剪力墙试件和3个耗能装置截面参数不同的开缝剪力墙试件进行了低周往复加载分析,从破坏机制、滞回曲线、骨架曲线、承载力和变形以及耗能能力方面综合对比了各试件的抗震性能。分析结果表明:当耗能装置刚度和屈服剪力设计适中时,带耗能装置开缝剪力墙与整体剪力墙相比承载力和刚度的降低程度小,但变形和耗能能力明显提升,具有更为优越的抗震性能。(4)针对在结构性能理论分析和抗震性能弹塑性分析基础上确定的带耗能装置开缝剪力墙的关键设计参数,即缝内耗能装置的刚度和屈服剪力,进行了参数化分析,引入结构设计耦连比CRD来体现耗能装置刚度和屈服剪力的不同。参数化分析最终确定了带耗能装置开缝剪力墙的最佳结构设计耦连比CRD处于0.45～0.55范围,配合参数化分析试件设计过程中采用的结构基于抗震性能控制的设计方法,可以使设计得到的结构达到预期的优越抗震性能。
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