底部空心柱—箱型转换层—剪力墙结构抗震性能研究

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建筑多功能化是一种新兴趋势,现代许多带转换层的高层建筑既可以商业开发、居住办公,是一种新型的综合体形式。苏州建造的某住宅建筑,其结构采用的是底部空心柱-箱型转换-上部剪力墙结构体系;建筑结构体系复杂,可能存在不利于结构抗震的特征,需要研究其动力特性、地震响应与局部应力。因此,本文采用ABAQUS有限元软件,分别采用整体宏观模型进行弹塑性分析,多尺度模型进行箱型转换层、空心柱的分析以及变分法对空心柱探讨分析。主要进行分析的内容有:  (1)基于变分法对空心柱的分析。运用剪力滞对空心柱进行表达、计算,分别建立不同宽度的模型进行有限元模拟。结果表明:随着壁宽比的减小,剪力滞整体的变化规律相似,剪力滞逐渐增大,理论与模拟对比吻合总体良好。当壁宽比大于等于0.3时剪力滞不是很大,对空心柱的影响相对较小,当壁宽比小于0.3时剪力滞变化幅度较大,增大趋势较明显。  (2)采用有限元对局部构件的分析。结构中的空心柱、转换层部分用实体单元模拟,上部结构与大底盘之间用壳—实体耦合连接。结果可看出:转换层中转换主梁与次梁交接处、转换层与剪力墙结构连接处拉应力较大,盖板的厚度取200mm比较合理。空心柱混凝土的部分拉应力较大,主要在柱两端以及空心柱与楼层相连接的地方,建议结构设计时作适当加强;壁宽比为0.1时最大拉应力亦开始从端部转移至中部,其变形形态为非弯曲型,受力形态接近于薄壁箱型构件;壁宽比不小于0.2时,空心柱的强度与轴压比可满足要求,建议壁宽比不小于0.2比较合理。  (3)运用有限元ABAQUS对整体分析模型的非线性、抗震性能分析。从分析所得的结果来看:选用层间位移角作为参量考察结构位移的一个指标,罕遇地震动下,经提取分析该参量对应的数值可以符合要求;同时根据整体结构模型的分析,发现其抗震性能亦较好。上部剪力墙混凝土拉压应力在规范限值范围内,局部拉应力较大,主要在塔楼中第三层及第三层与转换层平台交接处,建议结构设计时适当加强。
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