【摘 要】
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近年来,国民经济的增速发展、科技的日新月异加速着城里高层建筑结构发展,由于对上部结构和下结构功能的需求有差异,两者的结构型式也会不同,因此可以在其间设置厚板转换层。厚板转换结构在国内有所应用,但对于厚板转换结构的研究还停留在表面,对其抗震性能分析还不够成熟,还需要进一步研究。本文将有限元模拟和低周往复试验相结合,针对一带厚板转换地铁上盖高层结构的抗震性能进行研究:(1)针对一厚板转换高层结构实例的
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近年来,国民经济的增速发展、科技的日新月异加速着城里高层建筑结构发展,由于对上部结构和下结构功能的需求有差异,两者的结构型式也会不同,因此可以在其间设置厚板转换层。厚板转换结构在国内有所应用,但对于厚板转换结构的研究还停留在表面,对其抗震性能分析还不够成熟,还需要进一步研究。本文将有限元模拟和低周往复试验相结合,针对一带厚板转换地铁上盖高层结构的抗震性能进行研究:(1)针对一厚板转换高层结构实例的盈建科模型建立了Etabs有限元模型,进行了模态分析,将盈建科和Etabs软件的计算结果对比,证明了Etabs模型的正确性,并对结构进行了反应谱分析和弹性时程分析。结果表明结构的层剪力和层间位移角会在转换层发生突变,且不同地震波作用下的结果跟反应谱结果都有一定的差异,因此进行弹性时程分析的补充验算是有意义的。(2)在结构原模型的基础上,分别改变转换板厚、转换层所在位置以及结构的总高度,建立了3组共11个模型,研究每个模型在罕遇地震作用下的动力响应,对结构的自振周期、层位移、层剪力以及层间位移角的规律进行分析。结果表明,板厚的增加对结构自振周期、层剪力、层间位移角几乎没影响;随着转换层位置的提高,结构在转换层处的突变程度开始减小,且结构的基底剪力相比于原结构均有不同程度的减小;随着结构总高度的增加,结构的自振周期明显增大;各结构同一高度楼层的层间位移角都有很大程度的增加,且楼层越高两者的差距越大;转换层上部结构在同一高度上的楼层剪力也随之增大,但是转换层下部结构的剪力却几乎是相同的,说明虽然增加了上部结构标准层的数量,但却对下部结构的受力影响较小。(3)进行了两种不同侧向力分布加载模式共四个工况下的pushover分析,对性能点处结构各参数进行分析。结果表明,各工况下能力谱和需求谱曲线均相交得到性能点,结构还具有相当充足的承载能力和延性;各工况的最大层间位移角均符合规范要求,其值分别为:1/545、1/545、1/623、1/633;结构在性能点及之前框架铰变形都处于B-IO状态,符合大震不坏的要求,两个方向地震作用下框架铰的延性系数最大值分别为8.63和2.45,且构件整体的延性系数都是x向较高,表明结构在y方向的延性弱于x方向。(4)为了进一步对转换厚板进行研究,基于工程实例的模型来设计低周往复试验,建立了一个简化模型并验证了其合理性,并以简化模型的1~5层作为研究对象,建立了一个1/5相似比的缩尺模型,模型的加载设计满足与原型结构的基底弯矩、倾覆弯矩以及竖向荷载等相似性要求,对薄弱方向进行了7度中震、8度中震的加载,得到了结构不同构件受力的区别,可以发现转换层下框支柱的受力是角柱大于边柱;薄板处的钢筋混凝土柱虽然强度比厚板下的型钢-混凝土柱更大,但薄板处柱由于其刚度较小,作动器施加荷载的同时,柱上所分配的力也叫小,所以反而应变较小;在加载到8度大震的工况下时发现厚板处的纵筋的应变变化较小且应变值也较低,基本可以判断即使加载到8度大震工况下,厚板也不会破坏。
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