论文部分内容阅读
建筑,是体现人类文明的重要标志之一,现代的高层建筑更是能够最直观地反映出一个国家、一个城市的经济实力与社会的先进程度。进入二十一世以来,全球的经济水平上升到一个新的高度,建设技术也愈发的成熟,对于建筑的功能要求和外观要求也随之提高。其中,有这样一种高层建筑形式,力求公共空间与高层住宅相结合,也即是下部结构采用能满足大空间要求的框架结构,而其结构上部采用可以提供更大刚度的剪力墙结构来提高建筑结构的整体刚度。为了满足这种功能上的需求,这类建筑常常通过设置转换层来实现这一目标。而其中最为常见的梁式转换层,因其具备传力直接、传力路径明确以及便于计算等优点,而得到结构工程师们的广泛使用。在高层建筑设计当中,我们通常把结构的抗震能力看得特别重要,因此,结构在面对地震作用时候的可靠性就成了关键中的关键。根据现有规范来看,带转换层的高层建筑结构属于复杂结构类型,对于此类结构的抗震分析工作要针对结构进行反应谱分析和时程分析,前者是拟动力分析,而后者为动力分析。本文在对于带梁式转换层结构的理论学习以及发展研究的的基础上,选取了一带梁式转换层高层建筑结构的工程实例做了一些研究分析,具体研究内容如下:(1)选取合适的工程实例,结合其结构施工图,在高层建筑结构分析软件ETABS中建立该工程实例的计算模型,利用振型分解反应谱分析法对结构进行拟动力分析,通过计算分析得到的结构性能数据:结构自振周期、楼层位移、弹性层间位移角、楼层剪力,来研究结构在双向水平地震作用下的动力特性,并得到相关规律;(2)选取三条地震波(两条天然波、一条人工波)作为试验台面加速度输入,利用时程分析方法对结构进行线性动力分析,得到结构在三条地震波作用下各自的顶点位移时程曲线和基底剪力时程曲线,对比研究其时程曲线变化规律,对反应谱法分析计算结果进行补充与印证,并将时程分析法所得到的计算结果与反应谱法分析计算结果依据规范要求进行对比;(3)基于对工程实例的分析,改变其转换层设置位置的楼层(由第三层依次升高至第四、五层),建立三个不同的工程计算模型,对比分析其结构性能数据(周期、位移、刚度、剪力)的变化情况,得出相关律。经过研究,对比分析三个工程模型计算结果,得到了以下结论:(1)结构的自振周期的变化规律为:转换层设置高度升高,自振周期呈现出增长的趋势。说明转换层设置的楼层越高,结构的整体刚度越低。并且一、二、三阶振型对于水平地震作用起到了主要控制作用,随着转化层高度的增加,其高阶振型的作用也会变得明显;(2)结构的层间位移的变化规律为:转换层设置高度升高,层间位移呈现出增长的趋势。并且在转换层附近会出现不同程度的层间位移突变,这是两个方面原因导致的,其一为转换层以下的框支部分楼层层高较上部更大,其二为转换层以下的框支部分较上部结构更柔;(3)结构的弹性层间位移角的变化规律为:转换层设置高度升高,层间位移角呈现出增长的趋势,并且其层间位移角最大值出现楼层会随着转换层设置高度的提高而下移。此外,层间位移角变化曲线在转换层附近会出现“拐点”,说明在转换层上下楼层的刚度是有一定对结构受力不利变化的;(4)三个模型的楼层剪力对比显示,上部剪力墙结构和下部框支结构交接的层均出现了小幅度的剪力突变,这说明了由于上下结构形式的不一致,在转换处会由于刚度的增大而产生剪力的增大。还可以看到结构的基底剪力随转换层设置位置的提高而减小,这是由于结构刚度减小使得受到的地震作用变小,从而基底剪力减小;(5)三个工程模型的顶点位移峰值的最大值均在T2波作用时产生,说明T2波对于三个模型的地震效应更强烈;(6)就基底剪力而言,反应谱法分析结果与时程分析法结果是有差异的,这是因为不同地震波对于同一栋结构的作用效应是有区别的,所以得到的结果是不同的,但是结果变化范围都控制在规范要求的65%和80%两个限值范围内。楼层位移与层间位移角对比结果显示,RG地震波作用下的结果与反应谱结果接近度最高(3%以内),T2地震波作用下的结果与反应谱结果接近度最低。