柱脚不同连接形式钢框架‑摇摆墙结构抗震性能对比分析

蔡新江; 陈磊; 毛小勇; 田石柱; 王文晋

doi:10.13409/j.cnki.jdpme.20230329004

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柱脚不同连接形式钢框架‑摇摆墙结构抗震性能对比分析

论文 | 更新时间：2024-11-04

- 柱脚不同连接形式钢框架‑摇摆墙结构抗震性能对比分析
- Comparative Analysis of Seismic Performance of Steel Frame‑Rocking Wall Structures with Different Connection Forms of Column Foot
- 防灾减灾工程学报 2024年44卷第5期页码：1062-1071
- 作者机构：
  
  1.苏州科技大学土木工程学院,江苏苏州 215011
  2.中建八局第三建设有限公司苏南分公司,江苏苏州 215021
- 作者简介：
  
  蔡新江（1981—），男，教授，硕导，博士。主要从事结构抗震与抗火分析研究。E‑mail:caixinjiang@usts.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金项目(51778395);江苏省自然科学基金项目(BK20171221);江苏高校“青蓝工程”(2018)、江苏省“333工程”(2018)、江苏高校境外研修计划资助
- DOI：10.13409/j.cnki.jdpme.20230329004
  中图分类号： TU391;TU352.1
- 收稿：2023-03-29，
  
  修回：2023-05-28，
  
  纸质出版：2024-10-15
- 稿件说明：
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蔡新江,陈磊,毛小勇等.柱脚不同连接形式钢框架‑摇摆墙结构抗震性能对比分析[J].防灾减灾工程学报,2024,44(05):1062-1071.

CAI Xinjiang,CHEN Lei,MAO Xiaoyong,et al.Comparative Analysis of Seismic Performance of Steel Frame‑Rocking Wall Structures with Different Connection Forms of Column Foot[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2024,44(05):1062-1071.
蔡新江,陈磊,毛小勇等.柱脚不同连接形式钢框架‑摇摆墙结构抗震性能对比分析[J].防灾减灾工程学报,2024,44(05):1062-1071. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20230329004.

CAI Xinjiang,CHEN Lei,MAO Xiaoyong,et al.Comparative Analysis of Seismic Performance of Steel Frame‑Rocking Wall Structures with Different Connection Forms of Column Foot[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2024,44(05):1062-1071. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20230329004.

摘要

增设摇摆墙后框架结构地震下柱脚仍会发生一定程度的塑性损伤，将柱脚设置为铰接或提离后有望减轻上述缺陷。以三层、六层和九层钢框架为基准模型，分别建立柱脚固接、铰接及提离三种框架‑摇摆墙结构模型并进行动力弹塑性时程分析，对比各结构最大侧向位移、层间位移角、峰值加速度、层间剪力、墙体剪力和弯矩等；进一步建立耗能连梁固接和铰接的对比模型，研究连梁连接方式对结构抗震性能的影响。结果表明：三层模型中柱脚固接时侧向位移、层间位移角、加速度、层间剪力及摇摆墙墙体剪力的控制效果最优，六层、九层模型中分别对应柱脚提离和柱脚铰接效果最好；摇摆墙墙体剪力图和弯矩图分别呈现“C形”和“反C形”，柱脚固接时墙体弯矩均为最小，与层数无关。柱脚固接耗能连梁两端采用固接最优，柱脚铰接和柱脚提离时耗能连梁两端采用铰接形式效果更优。此分析可为框架‑摇摆墙结构进一步推广应用提供参考。

Abstract

After the rocking wall is introduced into frame structure

the column foot will still undergo a certain degree of plastic damage during earthquakes. Adjusting the column foot to be hinged or uplifted can potentially mitigate these defects. Using the three-story

six-story

and nine-story steel frames as the benchmark models

this study established three kinds of frame-rocking wall structure models with fixed

hinged and uplifted column feet

respectively

followed by dynamic elastoplastic time history analysis. The maximum lateral displacement

inter-story drift

peak acceleration

inter-story shear force

wall shear force

and bending moment of each structure were compared. The comparative model of fixed and hinged energy-dissipating coupling beams was further established to study the effects of coupling beam connection modes on the structure's seismic performance. The results showed that in the three-story model

fixed column foot achieved optimal control of lateral displacement

inter-story drift

acceleration

inter-story shear force and rocking wall shear force. In the six-story and nine-story models

the best performance was achieved with uplifted and hinged column feet

respectively. The shear force and bending moment diagrams of the rocking wall exhibited "C -shaped" and "reverse C-shaped" patterns

respectively

with the smallest wall bending moment observed when the column foot was fixed

regardless of the number of stories. For energy-dissipating coupling beam

fixed connections at both ends were optimal for fixed column foot

while hinged connections at both ends of the energy-dissipating coupling beam were better for hinged and uplifted column feet. This analysis provides a reference for further application and development of steel frame-rocking wall structures.

关键词

Keywords

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