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近年来,在高层建筑结构中由于使用功能的要求,结构下部几层需要大空间从而导致结构竖向抗侧刚度有较大的变化,为此常设置转换层进行结构转换。目前国内外学者对此类复杂高层建筑结构在设计方法及技术措施等进行了一些探讨。实际工程中,转换层设置的位置由于受多种因素的制约而各有不同。不同位置的转换层,对于结构的地震反应及整体抗震性能具有较大影响,国内外目前的相关研究及工程实践经验尚不充分。本文结合具体工程对此进行分析研究。
首先阐述转换层结构的基本概念,综述与评价转换层结构的国内外研究现状及发展趋势,概述现行规范的相关规定,发现问题并明确研究方向和思路;
再次概述建筑结构抗震概念的发展及研究方法,并详细介绍结构动力有限元分析方法、结构模型的模态分析、动力时程分析和振型分解反应谱分析,以及所使用的SATWE计算程序;
然后以河北安华集团牛得草商务酒店为背景设置梁式转换层建立三种模型,确定计算参数,采用通用的s删E墙元空间结构分析程序,运用弹性动力时程分析法和振型分解反应谱法分析不同转换层位置对复杂高层建筑结构地震反应的影响,比较不同方案的优缺点,并总结出所研究问题的一般规律和结论。
最后对于转换层位置对复杂高层建筑结构地震反应的影响问题,主要得出以下一般性结论:
①地震作用下,转换层下部楼层的层总地震剪力和弯矩随转换层位置的增高有所增大,这是转换层位置较高带来的不利影响,规范对转换层位置进行限制是适当的。但研究表明,最大层地震剪力和弯矩或由转换层位置的提高而引起的最大增值一般仍发生在首层;
②转换层位于较高位置时,结构楼层的层问位移在转换层附近出现层间位移突变,但其数值较转换层位置较低时的相应楼层的层问位移要小许多。