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框架-摇摆墙结构的刚度比对框架结构抗震性能的影响

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结构工程师 2019年第4期35卷 105-110页

作者：徐培蓁韩真真李燊朱亚光青岛理工大学土木工程学院

为研究框架-摇摆墙结构的刚度比对框架结构抗震性能的影响,通过弹塑性有限元软件SNAP建立不同平均层剪切刚度的框架结构,并增设不同刚度比的摇摆墙进行分析比较。结果表明:随着框架-摇摆墙刚度比的增大,结构的层间位移角有不同程度的减... 详细信息

为研究框架-摇摆墙结构的刚度比对框架结构抗震性能的影响,通过弹塑性有限元软件SNAP建立不同平均层剪切刚度的框架结构,并增设不同刚度比的摇摆墙进行分析比较。结果表明:随着框架-摇摆墙刚度比的增大,结构的层间位移角有不同程度的减小,且层间位移角沿高度方向的分布趋于均匀;原框架结构的平均层剪切刚度越小,框架-摇摆墙刚度比变化的影响越明显;刚度比增大到2.0%时,对结构屈服机制产生影响;框架结构平均层剪切刚度越小,其达到屈服所需的框架-摇摆墙刚度比越大。

关键词：框架-摇摆墙结构刚度比有限元分析层间位移角屈服机制

非平稳随机地震激励下多层框架-摇摆墙结构的响应分析

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中国安全科学学报 2024年第6期34卷 48-56页

作者：宋英华马建张远进武汉理工大学安全科学与应急管理学院湖北武汉430070

框架-摇摆墙是一种可有效提高建筑抗震性和韧性的组合自复位结构,为充分了解其在地震下的随机响应特性,构建多自由度框架-摇摆墙结构的简化非线性方程,并利用等效线性化,基于响应的伪谐波行为假设,构建含时变参数的等效线性动力方程;基... 详细信息

框架-摇摆墙是一种可有效提高建筑抗震性和韧性的组合自复位结构,为充分了解其在地震下的随机响应特性,构建多自由度框架-摇摆墙结构的简化非线性方程,并利用等效线性化,基于响应的伪谐波行为假设,构建含时变参数的等效线性动力方程;基于随机平均的原理,得出控制响应幅值概率密度函数(PDF)的时间演变形式的福克-普朗克-科尔莫哥洛夫(FPK)方程,最终得出随机响应时间相关方差的一阶微分方程;并以某教学楼一榀框架为样本构建算例模型进行验证。结果表明:近似解析方法具有优异的精确度,在保证随机响应时间相关方差准确性的前提下,相对于传统的蒙特卡罗模拟(MCS)方法可提高分析的效率;在可分离形式和不可分离形式的非平稳地震动功率谱模型的结果中,随机响应方差曲线趋势与随机地震激励的形式相关,且在分段式调制非平稳谱作用下其分段点表现出很明显的不平滑现象;不同类型的随机地震激励扰动下的结果证明了此方法优异的适用性。

关键词：非平稳随机地震框架-摇摆墙结构响应分析随机平均

基于弯曲梁-集中质量剪切模型的框架-摇摆墙结构抗震性能研究

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工程力学 2023年

作者：朱春阳张力允孙丽金峤刘海成沈阳建筑大学土木工程学院

利用摇摆构件控制框架结构变形模式可有效提高其抗震性能。为了深入研究框架-摇摆墙受力及变形机制，基于弯曲梁-集中质量剪切模型建立框架-摇摆墙结构地震分析模型，首先按结构顶层位移推导体系等效单自由度运动方程。其次，考虑框架... 详细信息

利用摇摆构件控制框架结构变形模式可有效提高其抗震性能。为了深入研究框架-摇摆墙受力及变形机制，基于弯曲梁-集中质量剪切模型建立框架-摇摆墙结构地震分析模型，首先按结构顶层位移推导体系等效单自由度运动方程。其次，考虑框架刚度非均匀分布，利用数值迭代实现框架-摇摆墙变形协调，建立结构地震反应谱分析模型。最后，考虑楼层弹塑性力学行为，按顶层位移求解结构基底剪力，建立框架-摇摆墙静力弹塑性分析模型，实现自适应侧力模式。以某十层框架(-摇摆墙)为算例，结合有限元分析，验证模型合理性，讨论摇摆墙抗弯刚度及框架刚度分布对结构地震效应的影响，评估其抗震性能，分析推覆全过程结构变形及内力演化规律。研究发现：基于弯曲梁-集中质量剪切模型建立的分析模型能合理反应地震作用下框架-摇摆墙结构内力分布及变形演化规律。合理设计框架刚度分布可降低摇摆墙刚度及内力需求。框架变形不均匀性随塑性发展降低，但摇摆墙内力需求随之提升。本文参数范围内，摇摆墙剪力控制截面与框架最大位移角位置具有一致性，而弯矩控制截面产生于框架底部最大层侧移刚度位置处。

关键词：框架-摇摆墙结构抗震性能反应谱分析静力弹塑性分析变形及内力演化

基于能量的框架-摇摆墙结构与框架-剪力墙结构地震反应分析对比

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建筑结构 2013年第S2期43卷 418-422页

作者：徐佳琦吕西林同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092

摇摆墙结构作为一种新型的可恢复功能结构,近年来从理论分析到数值计算都进行了较多研究,但大多集中于研究摇摆墙结构在地震中的变形能力。已有研究表明地震动输入能量以及结构耗能机理对于认识结构的地震反应特性具有重要意义。利用通... 详细信息

摇摆墙结构作为一种新型的可恢复功能结构,近年来从理论分析到数值计算都进行了较多研究,但大多集中于研究摇摆墙结构在地震中的变形能力。已有研究表明地震动输入能量以及结构耗能机理对于认识结构的地震反应特性具有重要意义。利用通用有限元软件SAP2000,以相似的墙体布置分别建立13层框架-剪力墙结构和框架-摇摆墙结构模型,按照8度抗震设防要求进行弹塑性时程分析,得到二者层间位移曲线以及楼层剪力-位移曲线,再利用软件OriginPro进行数据处理,得到结构滞回曲线及消耗的能量,从而表明以上两结构各自耗能部位及所占比例。通过两者的比较,证明了框架-摇摆墙结构的耗能更多依靠于摇摆墙整体摆动的动能、势能和阻尼器的滞回耗能,抗震性能优于框架-剪力墙结构。

关键词：框架-摇摆墙结构框架-剪力墙结构弹塑性时程分析能量耗散 SAP2000

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带墙脚装置的框架-摇摆墙结构模型研究

西安科技大学学报 2021年第6期41卷 1059-1067页

作者：姚诞圣陈跃同济大学土木工程学院上海200092 宁波工程学院浙江省土木工程产业化建设工程技术研究中心浙江宁波315211

为研究带墙脚装置框架-摇摆墙结构性能并分析其设计要点,提出一种分布参数模型以模拟该结构在地震荷载下的内力和变形情况,使用OpenSees对一5层框架-摇摆墙结构进行建模并对比了分布参数模型的相应结果,验证了分布参数模型的有效性,使... 详细信息

为研究带墙脚装置框架-摇摆墙结构性能并分析其设计要点,提出一种分布参数模型以模拟该结构在地震荷载下的内力和变形情况,使用OpenSees对一5层框架-摇摆墙结构进行建模并对比了分布参数模型的相应结果,验证了分布参数模型的有效性,使用模型对带墙脚装置的框架-摇摆墙结构进行参数分析。结果表明:在耗能钢筋屈服前较大的墙体刚度会使结构变形偏离剪切型,耗能钢筋屈服后墙体仍能调节结构变形的均匀程度,墙脚装置则对结构归一化后的变形影响较低。墙脚装置的相对长度会影响摇摆开始所需的荷载,相对刚度则与摇摆开始所需荷载无关,整体上对摇摆影响不明显。墙脚装置的相对长度和相对刚度宜分别限制在0.1至0.3和0.05至0.15之间,以在摇摆的全过程中提供更高的恢复力。

关键词：框架-摇摆墙结构墙脚装置分布参数模型参数分析

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框架-摇摆墙结构P-△效应分析

低温建筑技术 2023年第10期45卷 56-59,64页

作者：孔祥成党月海周节定裴礼甲余宝艇浙江省二建建设集团有限公司浙江宁波315202 宁波工程学院浙江宁波315211

文中基于分布参数模型以及框架-剪力墙结构增大系数法,提出了框架-摇摆墙结构P-△效应的计算方法。可以通过查表的方式快速、准确地计算P-△效应对结构反应的影响。文中通过案例说明方法的可行性与实用性。文中研究成果可为框架-摇摆墙... 详细信息

文中基于分布参数模型以及框架-剪力墙结构增大系数法,提出了框架-摇摆墙结构P-△效应的计算方法。可以通过查表的方式快速、准确地计算P-△效应对结构反应的影响。文中通过案例说明方法的可行性与实用性。文中研究成果可为框架-摇摆墙结构的初步设计提供理论借鉴。

关键词：框架-摇摆墙结构 P-△效应折减系数分布参数模型

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双向自复位框架-摇摆墙结构抗震性能研究

双向自复位框架-摇摆墙结构抗震性能研究

作者：魏沛孜东南大学

学位级别：硕士

框架—摇摆墙结构是可恢复功能结构的重要研究方向之一,其损伤模式和抗震性能易于控制,能充分发挥结构的耗能能力。然而,由于摇摆墙的质量较大,在地震后产生了不易自动恢复的残余变形,增加了结构修复的难度和代价。为减小框架—摇摆墙... 详细信息

框架—摇摆墙结构是可恢复功能结构的重要研究方向之一,其损伤模式和抗震性能易于控制,能充分发挥结构的耗能能力。然而,由于摇摆墙的质量较大,在地震后产生了不易自动恢复的残余变形,增加了结构修复的难度和代价。为减小框架—摇摆墙结构在地震作用下的残余变形,提高其抗震性能,本文分析了一种自复位框架—摇摆墙结构形式,该结构在摇摆墙中设置后张无粘结预应力筋来实现震后的变形恢复能力。围绕这一新型结构形式,采用理论分析和数值模拟的方法,对自复位框架—摇摆墙结构的力学原理、单向结构的抗震性能以及双向结构的地震响应进行了较为系统的分析,主要研究内容和成果包括以下几个方面:(1)自复位框架—摇摆墙结构的理论研究。推导了带软钢阻尼器框架—摇摆墙结构的基本方程,分析了基本方程的计算结果和使用范围,并给出了等截面软钢阻尼器等效刚度的计算公式,以及衡量预应力对摇摆墙约束弯矩作用大小的参数——预应力等效刚度。分析了这两个等效刚度与框架刚度的比值对结构变形和受力的影响。(2)单向自复位框架—摇摆墙结构的抗震性能研究。通过模拟文献中的低周反复试验,对单向自复位框架—摇摆墙结构的抗震性能进行了研究,分析了预应力作用和阻尼器作用对结构的影响,归纳出了两个等效刚度与框架刚度比值的合理取值。(3)双向自复位框架—摇摆墙结构的地震响应研究。将经过参数优化的单向自复位框架—摇摆墙结构布置到整体结构中,形成双向自复位框架—摇摆墙结构,分别建立了无偏心和单向偏心结构两组模型,对其进行动力弹塑性时程分析,研究其在地震作用下的反应规律,对双向自复位框架—摇摆墙结构的抗震性能进行整体的比较和评估。研究表明,双向自复位框架—摇摆墙结构在设置为无偏心和单向偏心时其抗震性能都较为优越。本文的研究工作为自复位框架—摇摆墙结构的理论分析和推广应用提供参考。

关键词：双向自复位框架-摇摆墙结构抗震性能可恢复功能结构

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新型装配式混凝土框架-摇摆墙结构数值分析

新型装配式混凝土框架-摇摆墙结构数值分析

作者：谭康大连理工大学

学位级别：硕士

随着建筑工业化的发展,加上地震造成的灾害愈发严重,各国学者开始着重研究既能快速装配又能减少地震损伤的高性能装配式结构体系。基于这个目标,本文的研究聚焦新型框架-摇摆墙系统,包括预应力框架和摇摆墙。该体系由无粘结后张预应力... 详细信息

随着建筑工业化的发展,加上地震造成的灾害愈发严重,各国学者开始着重研究既能快速装配又能减少地震损伤的高性能装配式结构体系。基于这个目标,本文的研究聚焦新型框架-摇摆墙系统,包括预应力框架和摇摆墙。该体系由无粘结后张预应力筋提供自恢复力,而普通钢筋提供抗弯刚度和能量耗散能力。不同于传统框架结构是塑性铰损伤模式,且存在较大的残余变形,框架摇摆墙体系的特点是较大的非线性位移,同时损伤和残余变形都比较小。由此可见,对于装配式框架摇摆墙结构的建模方式不同于传统现浇结构,需要考虑装配式结构中的缝隙,耗能装置以及摇摆墙的摇摆行为。这些过程包含大变形和非线性,因此需要采用能准确反映其受力机理的有限元模型。为解决这些问题,首先需要分析新型装配式框架体系的组成,把握节点的构造细节,特别选取具有代表性的节点如梁柱节点、耗能柱脚节点和摇摆墙节点。基于PERFORM-3D平台提出PPEFF体系的精细和简化分析模型,并与试验数据对比以验证模型的准确性。所提出的简化模型具有高效建模和满足工程需要的精确度,为新体系的大规模工程实践打下了坚实基础。对七层足尺试验结构进行了设计及性能评估,为在结构层面进行系统验证设计分析方法。在以上工作的基础上,本文最后一部分是将分析模型运用在某七度区和某八度区工程项目中,按基于性能设计方法和中美损伤评价标准进行评价,标志着新体系已达到大规模工程应用的条件。

关键词：装配式混凝土结构框架-摇摆墙结构数值分析 PERFORM-3D

考虑SSI效应的框架-摇摆墙结构响应数值计算研究

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结构工程师 2023年第3期39卷 32-38页

作者：何东毅李培振同济大学结构防灾减灾工程系上海200092 同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092

采用理论模型计算了考虑土-结构相互作用(SSI)效应的框架-摇摆墙结构的地震响应。所提出的模型可以在结构初步设计完成后,进行结构响应及参数设定的分析验证。根据所提出的理论模型,对固定地基的框架结构(RF)、考虑SSI效应的框架结构(SF... 详细信息

采用理论模型计算了考虑土-结构相互作用(SSI)效应的框架-摇摆墙结构的地震响应。所提出的模型可以在结构初步设计完成后,进行结构响应及参数设定的分析验证。根据所提出的理论模型,对固定地基的框架结构(RF)、考虑SSI效应的框架结构(SF)、固定地基的框架-摇摆墙结构(RW)以及考虑SSI效应的框架-摇摆墙结构(SW)四种模型进行了时域分析,并考虑了5种不同的土性。结果表明,SSI效应会增大框架-摇摆墙结构的响应,框架-摇摆墙结构对土体条件变化的敏感度比框架结构更高。因此,在框架-摇摆墙结构的抗震设计中,需要考虑SSI效应。如果不能准确地确定地基特性,可能会导致对响应的错误评估。

关键词：土-结构相互作用框架-摇摆墙结构动力时程分析

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