基于性能的带局部转换层的某超高层建筑的抗震性能研究

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本文以某带跃层局部转换层的超高层建筑工程为研究背景,采用基于性能的抗震设计准则,研究了带跃层局部转换层的超高层建筑在多遇和罕遇地震作用下的抗震性能,通过改变转换层设置位置,研究了局部转换层设置位置对超高层建筑结构抗震性能的影响,具体研究内容及结论如下:(1)使用PMCAD软件建立空间有限元模型,采用反应谱法和弹性时程分析法,从周期与振型、层剪重比、层刚重比、楼层剪力、地震反应力等方面对带跃层局部转换层的超高层建筑在多遇地震作用下的抗震性能进行了研究,结果表明:结构侧向刚度分布均匀,扭转效应良好;楼层位移、层间位移角、楼层剪力等达到多遇地震作用下抗震性能目标,没有出现明显的薄弱层;局部转换层上一层墙肢以压应力为主,且下部压应力较大;拉应力峰值出现在转换梁跨中底部,压应力峰及剪应力较大值出现在转换梁与穿层柱相连的部位。(2)使用SAUSAGE软件建立空间有限元模型,采用动力弹塑性时程分析法,从层间位移角、层间位移、楼层剪力、结构构件性能状态等方面对带跃层局部转换层的超高层建筑结构在罕遇地震作用下的抗震性能进行了研究,结果表明:三条地震波作用下,楼层剪力和弹性时程分析结果的比值处于3~5倍的合理区间内,层间位移角小于1/100;局部转换层承托的剪力墙部分区域发生重度损坏;转换梁混凝土基本完好、钢筋处于不屈服状态;框架柱混凝土基本完好、极少数轻度损坏,框架柱内纵筋未屈服;普通梁仅有少部分钢筋出现屈服,达到罕遇地震作用下的抗震性能目标。(3)分别将跃层局部转换层布置在3层、4层、5层、6层,使用PMCAD和SAUSAGE软件分别建立空间有限元模型,研究了跃层局部转换层位置对超高层建筑结构抗震性能的影响,结果表明:在多遇地震作用下,四种跃层局部转换层方案的动力特性相似,随着局部转换层位置的升高,结构自振周期在高阶振型时变化小,在低阶振型时稍有变化,跃层局部转换层位置改变对结构的抗扭性能影响很小;楼层位移和楼层剪力在局部转换层处突变加大;跃层局部转换层位置改变对结构的层间位移角、楼层剪力及楼层位移的影响较为明显。在罕遇地震作用下,楼层位移和楼层剪力呈现出M6>M5>M4>M3的规律,在结构中部楼层出现M4层间位移角大于M5的现象,随着跃层局部转换层位置的升高,楼层位移和楼层剪力在局部转换层处突变加大,转换梁受压损伤和转换层楼板受拉损伤程度加重。
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