城市交通上盖建筑中厚板转换全框支剪力墙结构振动台试验研究

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城市交通上盖物业开发在近年来受到大力推广并不断发展,该类工程中的结构通常存在抗侧力构件不连续、承载力突变等多种超限情况,尤其是对于全框支剪力墙结构来说,双向剪力墙均无法落地。本文以广州市某车辆段上盖建筑为例,采用数值模拟与振动台试验相结合的方法研究该类结构的抗震性能,并探究转换板厚度变化对其整体抗震性能的影响。本文研究的主要内容如下:(1)以广州市白云区某一高度为119.1m的车辆段上盖全框支剪力墙厚板转换结构为研究对象,采用PKPM以及PERFORM-3D软件对该结构进行振型分解反应谱分析与动力弹塑性时程分析,以层间位移角、层剪力、各构件耗能情况等指标分析该结构抗震性能,计算结果表明该结构具有较好的抗震性能,从耗能结果中可以看出连梁为主要耗能构件,其余能量由剪力墙耗散,柱基本未进入非线性。(2)根据相似理论设计缩尺比例为1:15的模型结构,采用抽层的方法进行合理简化,对模型结构依次进行了多遇、设防以及罕遇地震作用下的多向加载。从试验现象中可以看出混凝土裂缝最早出现在盖上结构的连梁端部,随后裂缝贯穿整根梁并延伸至板面,剪力墙底部开始出现水平裂缝,在罕遇地震工况中,个别柱顶开始出现了微裂缝,盖上结构连梁破坏严重,大多数剪力墙与厚板连接处的混凝土被压碎,应力集中现象明显,而厚板其余部分未发现明显破坏现象。通过试验数据可以得知,模型盖下结构的层间位移角始终保持在规定限值以内,而盖上结构在部分罕遇地震工况中远远超出限值,但整体结构并未发生倒塌,由此可见该限值较为保守。模型结构的构件应变变化规律为:剪力墙(29)柱(29)厚板,厚板始终保持一个较小的应变值。试验和数值模拟均反映出该结构具有良好的抗震性能,整体破坏次序为:连梁-剪力墙-柱,经合理设计后可以在工程实践中推广应用。(3)在原型结构的基础上,为研究转换板厚度对该类结构整体抗震性能的影响,通过改变厚度建立了四个对比算例,采用数值模拟的方法进行分析,计算结果表明,转换板厚度改变对结构动力特性、位移响应以及楼层剪力有一定的影响,当厚度增大到一定程度时,对结构自振周期以及位移响应的影响程度降低,而且转换板厚度增加会使下部结构受到的剪力增大,同时受到质量的影响还有可能会增大下部结构的最大层间位移角,对下部结构抗震不利,因此在工程设计时,不能一味通过改变转换板厚度来控制结构整体的位移响应。
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