装配式剪力墙结构抗震性能分析及参数优化研究

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目前在我国许多地区出现了不少装配整体式框架结构、装配整体式剪力墙结构的住宅建筑和商业办公楼,这类建筑具有建设周期短、施工节奏快、环保节约等特点,既可以达到与现浇结构相近的抗震效果,又符合国家重点倡导节约社会、绿色环保的理念,具有很好的发展前景。虽然对装配式剪力墙结构的研究已经取得一定的成果,但对于其连接节点及整体抗震性能的研究仍然不能忽视。因此,对于装配式剪力墙结构进行抗震性能分析和参数优化的研究,具有极其重要的现实意义。本文针对某装配式剪力墙结构住宅实例,采用ANSYS有限元软件对其进行模态分析、多遇和罕遇地震作用下的动力时程分析,并对该装配式剪力墙结构进行参数优化研究,得到了如下结论:(1)对装配式剪力墙墙板节点建立ANSYS有限元模型,并同已有试验数据进行对比,结果基本接近,验证该模型的正确性;用该建模方式对实例所包含的节点进行有限元模拟分析,并同现浇节点进行比较,结果表明:装配式节点比现浇节点的承载能力更高,延性更好。(2)采用ANSYS软件和PKPM软件对装配式剪力墙结构进行模态分析,并得到该结构的前8阶频率和周期,分析结果表明:该装配式剪力墙结构的基本周期为2.094s,两种软件计算出周期误差小于5%。(3)通过对装配式剪力墙结构在多遇地震和罕遇地震作用下的响应分析,得到3片不同剪力墙在X、Y方向顶部水平位移时程曲线、层间位移角以及X、Y方向底部水平剪力时程曲线,通过比较分析发现各剪力墙顶部在X方向和Y方向水平位移最大值与最小值相差约20%以上,各剪力墙底部在X方向水平剪力差别较大约为50%、Y方向水平剪力差别较小,且各柱的层间位移角均满足规范限值。(4)本文选取了连梁跨高比、剪力墙肢厚比、连梁刚域长度3个因素进行正交试验,以其中一片剪力墙的顶部位移和底部剪力作为考核指标,在多遇和罕遇地震作用下进行地震响应分析,分析各因素各水平对结构的影响。分析结果表明,当以剪力墙顶部位移包络值为考察指标时,多遇地震下连梁跨高比4.5,剪力墙肢厚比8.75,连梁刚域长度0.9m时为最优水平组合,罕遇地震下连梁跨高比5.0,剪力墙肢厚比6.25,连梁刚域长度0.9m时为最优水平组合;当以剪力墙底部剪力包络值为考察指标时,多遇地震下连梁跨高比3.5,剪力墙肢厚比7.5,连梁刚域长度0.9m时为最优水平组合,罕遇地震下连梁跨高比3.5,剪力墙肢厚比7.5,连梁刚域长度0.9m时为最优水平组合。
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