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拱式转换层是一种新型的转换层结构,其主要优点为:刚度大,自重轻,能跨越较大跨度,并且可以为业主争取更多的使用空间。该结构弹塑性抗震性能是本文研究的重点,由此,本文采用了拟静力分析法、动力弹塑性时程分析法和静力弹塑性分析法(Pushover)对其做了全面分析。
构件截面的弯矩-曲率关系是结构非线性分析的基础,因此,本文首先介绍了弯矩-曲率关系曲线的计算,并对压弯构件进行了延性分析。
本文还采用MATLAB语言编制了拱式转换层结构拟静力分析程序,得出荷载-位移滞回曲线,并与试验结果进行了对比。拟静力分析程序采用基于弯矩—转角的单分量杆模型,其刚度采用退化三线型恢复力模型。程序的计算方法较简便可靠,可以应用到结构的弹塑性性能分析中。
本文详细阐述了动力弹塑性时程分析和静力弹塑性分析的基本原理,采用中国建科院编制的PKPM系列的EPDA和PUSH模块对拱式转换层结构进行了分析。
拱式转换层结构在罕遇地震作用下的弹塑性反应表明:转换层本身的整体性很好,不易发生层间位移;结构的等效侧向刚度比γe对楼层位移、层间位移角、楼层剪力以及薄弱层位置影响较大;转换层结构的底层柱端以及与转换层相邻的上层柱底端是结构的薄弱点,较易屈服产生塑性铰,须重点加强。