带转换层的高层建筑结构抗震研究

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随着国民经济的发展,高层建筑结构发展如雨后春笋在全国各地挺拔而起,由于建筑使用功能的需要,下部结构往往需要大空间作为公共场所使用,上部结构则为小开间的办公楼或住宅,就必须在楼层结构形式转变或结构布置变化处设置转换构件。带转换层的高层建筑结构在地震作用下水平力传力不直接,转换层上部结构刚度大于转换层下部结构刚度,容易在转换层形成薄弱层。然而转换层结构在高层建筑结构中应用十分普遍。建筑功能要求越来越高,转换层的位置设置也越来越高,高位转换结构与低位转换结构在地震作用下的受力和变形有很大的区别。本文通过ETABS有限元软件研究分析了带转换层的筒体结构的抗震性能。①对带转换层的筒体结构分别设置转换层位于1、3、5、7、9和无转换层的筒体结构进行振型反应谱法分析,研究了转换层设置高度不同时对结构周期、楼层位移、层间位移角、楼层剪力、倾覆力矩的影响。分析结果表明:转换层位置设置高度不同时对结构楼层位移、楼层剪力和倾覆力矩没有明显的影响;对结构周期影响也不明显,扭转周期与结构第一平动周期比随转换层位置升高有增大的趋势,转换层位置升高结构的扭转效应有增大的趋势;②转换层位置设置高度对框支墙和落地墙的地震剪力分配有很大的影响。转换层设置在第一层相对无转换层的结构剪力分配变化不是很明显;随着转换层位置升高,框支墙和落地墙之间的地震剪力分配突变严重,高位转换时转换层的楼板需要传递很大的水平力,对结构抗震十分不利;③分别对转换层设置在3、5、7和9层的筒体结构改变其等效侧向刚度比进行反应谱分析。分析结构表明:等效侧向刚度比变化对带转换层的筒体结构位移、层间位移角和地震剪力分配有很大的影响。当等效侧移刚度比减小后,结构楼层最大位移有所增加,转换层附近楼层层间位移角突变严重,地震剪力在框支墙和落地墙的分配出现严重突变现象;④对转换层设置在5层和7层的筒体结构在刚性楼板假定和弹性楼板假定下进行了抗震分析。分析结构表明:转换层上部框支墙地震剪力很大,按刚性隔板假定下计算的框支柱剪力和弯矩相比弹性楼层假定下小;⑤最后对转换层设置在5层和7层的筒体结构进行弹性时程分析补充计算,分析结构表明时程分析和反应谱分析结果基本一致。
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