带高位转换层的消能结构抗震性能分析

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随着我国建筑业的兴起,底部有大空间的框支剪力墙结构慢慢成为一种流行的高层建筑形式。为了满足人们对建筑不同使用功能的要求,需要用框架结构在建筑底部设置较大的空间,上部为开间较小的剪力墙体系,这样下部可以作为商场、游乐场等,上部可以作为办公室、酒店等。不仅如此,当转换层设置在5层以上(七度区)、三层以上(八度区)的时候,结构的竖向出现严重不规则,上刚下柔,力的传递路线非常复杂,规范认定为复杂结构。这类有悖于一般建筑结构的结构体系,传统的抗震方式不能较好的保证其安全可靠,底部较柔的框支层在地震中通常会发生较大的位移及变形,从而引起破坏甚至倒塌。随着对消能减震结构体系的理论及设计技术的日益完善,这种特殊抗震体系也逐渐得到工程师们的重视。因此本文把黏滞型阻尼器布置于框支层,形成高位转换消能减震结构体系,进行抗震性能分析,主要内容包括:(1)本文通过分析已有的消能减震技术理论,较为系统的描述黏滞型阻尼器的构造及力学模型。(2)对消能减震技术应用于高位转换结构体系上的性能进行研究,包括消能结构的分析方法,高位转换结构中消能减震设计和分析方法,详述消能减震结构在动力作用下所采用的分析方法,如分析所采用的快速非线性分析方法(FNA)。(3)本文结合工程算例,通过SAP2000结构分析软件建立带高位转换层的框支剪力墙结构模型及布置黏滞阻尼器消能减震的结构模型,先通过模态分析方法对比分析这两种三维模型的自振特性。并运用时程分析法,对两种结构体系输入TAFT波、唐山波和兰州波,进行在多遇和罕遇地震作用下的结构性能分析。通过比较结构在地震作用下的位移、层间位移角、加速度、层剪力及黏滞阻尼器的滞回特性,来定量分析消能减震结构的优缺点。(4)通过对阻尼器采用不同的布置方式,比较转换梁及结构的抗震性能。(5)对布置消能减震结构与抗震结构的直接费用及震后修复的间接经济效益进行对比分析。经过理论分析及软件模拟研究表明,在高位转换结构中布置黏滞型阻尼器能够有效的吸收地震能量,降低整个结构的地震反应,这些分析结果可对消能减震技术应用于实际工程有一定的参考意义。
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