带梁式转换层的高层建筑抗震性能分析

论文摘要

近几十年来,世界各地兴建的高层建筑高度越来越高,跨度越来越大,现代高层建筑结构向着体系复杂、功能多样的综合性方向发展,以满足工业的发展和人们日益增长的物质文化需求,因而建筑的结构形式也越来越复杂多样化。在高层建筑结构中,为适应建筑使用功能的要求,在结构中往往要设置转换层。梁式转换层由于其传力直接、明确,便于计算而得到了广泛的应用。高层建筑结构设置转换层后结构竖向刚度均匀性受到破坏,力的传递途径有很大的改变,因此有必要对结构的抗震性能进行分析。因此,本文在结合前人在转换层结构研究的基础上,采用有限元分析、设计软件SAP2000建立了三维空间计算模型,根据转换层的设置高度对高层建筑结构抗震性能影响进行了反应谱计算分析,包括对结构自振周期、楼层位移、层间位移角的影响以及等效侧向刚度比对结构抗震性能的影响。论文进一步分析了地震区高层建筑结构转换梁设置高度改变时的弹性动力时程响应,针对其动力反应的特点,探讨了转换层的设置在抗震设计中应注意的问题,总结了相应的有效措施和解决方法,并提出了地震区采用框架剪力墙结构的设计要点。本文经过分析得出以下结论:随着转换层设置高度的增加,建筑物底部框支层数增多,上部剪力墙层数相应减少,导致结构侧向刚度逐渐减小,结构的自振周期逐渐增大;前几阶振型控制水平地震作用效应,高阶振型对结构的影响随着转换层设置高度的增加会逐渐增大;转换层设置高度对层间位移曲线有明显影响,当转换层位置逐渐升高时,结构模型的层间位移角曲线影响的变化趋于明显,结构的顶点位移逐渐增大;在转换层位置,结构的侧向刚度发生突变,导致该部位附近的层间位移突变;并且随着转换层位置的升高,这种突变逐渐加剧;上、下层等效侧向刚度比相比上、下层等效剪切刚度比,更准确地衡量地震作用对结构反应在转换层上下部突变的影响程度;转换层位置影响结构的空间整体性,在同等情况下转换层位置越高,转换层上、下部结构等效侧向刚度比越大,结构抗震性能越差,空间整体性越差。本文分析研究了钢筋混凝土框架剪力墙结构在地震作用下的反应性能,对影响其地震反应的主要因素进行计算对比分析,对该种结构体系有更深入的认识,对同类高层和超高层建筑在抗震设计中提供了借鉴作用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 带转换层高层建筑的发展及研究状况
• 1.2.1 转换层的结构形式
• 1.2.2 转换层结构受力特点
• 1.2.3 转换层结构国内外研究现状以及存在的主要问题
• 1.2.4 梁式转换层的发展趋势以及工程应用简况
• 1.3 本文研究的主要工作
• 第2章 高层建筑结构抗震分析理论及计算方法
• 2.1 高层建筑结构抗震分析理论的发展
• 2.2 模态分析
• 2.3 高层建筑结构抗震分析计算方法
• 2.3.1 底部剪力法
• 2.3.2 反应谱分析
• 2.3.3 时程分析法
• 第3章 有限元模型的建立
• 3.1 SAP2000 介绍
• 3.2 实例工程概况
• 3.3 模型的建立
• 第4章 转换梁位置对结构抗震性能影响分析
• 4.1 基于反应谱分析的转换梁位置对结构抗震性能影响
• 4.1.1 转换层设置高度对结构自震周期的影响
• 4.1.2 转换层设置高度对结构楼层位移的影响
• 4.1.3 转换层设置高度对层间位移角的影响
• 4.1.4 等效侧向刚度比对结构抗震性能的影响
• 4.2 基于弹性时程分析的转换梁位置对结构抗震性能影响
• 4.2.1 输入地震波的选择
• 4.2.2 地震动频谱特征
• 4.2.3 地震记录的调整
• 4.2.4 转换层设置高度对框支柱剪力的影响
• 4.2.5 不同地震波作用下结构的反应
• 第5章 对带转换层框支剪力墙结构的设计建议
• 5.1 规范对带转换层高层建筑结构的有关规定
• 5.1.1 转换层的设置高度
• 5.1.2 转换构件的传力途径
• 5.1.3 落地剪力墙、下部筒体及框支柱的布置
• 5.1.4 落地剪力墙和筒体的洞口布置
• 5.2 对带转换层框支剪力墙结构的设计建议
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录