輕鋼加層結構的抗震性能及設計方法研究.pdf

1、伴隨著中國城市化進程的發(fā)展，城市人口日益增多，城市用地日趨緊張，而國家明文規(guī)定不可侵占良田好土修建房屋。對既有建筑物的加層改造無疑是解決這些問題的最佳途徑，是緩解人口居住壓力的重要手段。輕鋼加層作為一項新型加層技術，由于輕質高強，對原有建筑結構及地基影響小等優(yōu)點而備受工程界青睞。研究既有結構與新加結構的連接方法及性能、加層后房屋的整體抗震性能，對推動既有建筑加固改造業(yè)的發(fā)展具有非常重要的現實意義及工程應用價值。
　　 鋼框架加層

2、混凝土框架結構是房屋加層最為普遍實用的一種結構形式，其加層連接節(jié)點的靜動力性能決定了加層后整體結構的抗震性能，連接節(jié)點的合理設計是保證加層混合框架良好性能的重要環(huán)節(jié)。因此，本文首先設計了三類加層連接節(jié)點，通過對加層節(jié)點的擬靜力試驗研究此類節(jié)點的抗震性能，在此基礎上通過加層框架的低周反復試驗研究加層框架的抗震性能，最后提出了適于鋼框架加層混凝土框架結構體系的基于性能的抗震評估及設計方法。本文主要研究工作如下：
　　 總結近年來結構

3、加層形式及發(fā)展現狀，提出目前存在的問題，明確本文的主要研究工作。
　　 設計兩個上下剛度比不同的錨栓生根加層節(jié)點，通過對兩個節(jié)點的擬靜力試驗得到此類節(jié)點在低周反復荷載作用下的破壞模式、剛度退化、延性、受力及抗震耗能性能。
　　 設計兩個上下剛度比不同的焊接生根加層節(jié)點，通過對兩個節(jié)點的擬靜力試驗得到此類節(jié)點在低周反復荷載作用下的破壞模式、剛度退化、延性、受力及抗震耗能性能。
　　 設計一個增大截面生根加層節(jié)點，通

4、過對節(jié)點的擬靜力試驗得到此類節(jié)點在低周反復荷載作用下的破壞模式、剛度退化、延性、受力及抗震耗能性能。
　　 對比三類節(jié)點力學性能的（開裂荷載、屈服荷載和極限承載力、梁端荷載—撓度滯回曲線及其包絡線特征、延性和耗能性能等）差異。明確其抗震性能的不同。
　　 設計制作一榀雙跨三(2+1)層加層框架模型，進行低周反復荷載下的擬靜力試驗，通過對框架的滯回曲線、骨架曲線、耗能能力、強度與剛度退化、出鉸機制進行分析，對此類框架的抗震

5、能力進行綜合評價。研究表明：鋼框架加層混凝土框架形成的混合框架結構體系的側移為剪切型，破壞機制屬于梁鉸機制，具有較好的延性和較強的耗能能力。
　　 針對鋼框架加層混凝土框架結構，考察了傳統(tǒng)的側向荷載分布模式以及基于振型的改進的側向荷載分布模式的適用性。通過模擬算例的對比分析，結合鋼框架加層混凝土框架結構的特點，并考慮樓層層間側移剛度變化的影響，提出了基于層間側移剛度變化的側向荷載分布模式及確定方法，并用于加層框架結構的非線性靜力

6、分析。通過兩個算例多個模型的推覆分析并與非線性時程分析結果進行對比，同時將理論分析結果與試驗結果亦進行了比較，驗證了本文方法的有效性和適用性。
　　 鋼結構加層混凝土框架結構屬于沿豎向層間側移剛度突變的不規(guī)則混合結構，新舊不同材料的連接導致剛度的變化，并進而導致薄弱層的出現，以整體結構為研究對象的傳統(tǒng)能力譜法不再適用?；诖?，本文提出了以層間剪力及層間位移為研究目標的層間能力譜法。此方法更加細致的對加層結構進行設計及評估。