厚板转换层结构的抗震性能研究

论文摘要

近年来,国内外的高层建筑得到了广泛的应用,并逐渐形成了外形多变、使用更人性化的现代高层设计理念。当建筑结构的下部形式与上部形式发生很大的改变时,或者上部结构墙柱的轴线间距变化,或纵向分段结构的墙柱轴线错开,就必须在上部和下部结构之间设置转换层结构,因此带转换层的高层建筑得到了大量应用。在带有转换结构的建筑中通常上部布置比较密集的剪力墙结构,下部布置轴网较稀疏的框架剪力墙结构。株洲中鸿广场是一栋采用厚板转换层的钢筋混凝土商住楼。它下部有三层框剪结构,上部为22层的剪力墙住宅,转换板厚为1.8m。本文以本工程为背景,用SAP2000 V14结构分析软件建模,对结构进行了模态分析、Pushover分析和IDA分析。本文首先做了结构的弹性分析。通过分析结构的振动特性得到了几点结论:厚板转换层的相对刚度很大,计算时可以近似的看做刚体;在弹性计算时,壳单元能较好的模拟厚板转换层的力学性能;框架柱与厚板相连处弯矩较大,容易形成薄弱部位。在静力推覆分析中,使用非线性壳单元模拟剪力墙。通过对结构的Pushover分析发现,结构在罕遇地震作用下结构的薄弱层没有产生在转换厚板上,首先是底部框架及转换层上部连梁上出现塑性铰,然后是剪力墙结构,而转换板始终是处于弹性状态。本文在IDA分析中使用了快速积分方法(FNA),并运用多垂直杆单元模型进行剪力墙分析,得到了结构不同分位数的IDA曲线和性能点。经过可靠度验算,结构能满足整体抗震性能的要求。最后,本文将Pushover分析得到的结果和IDA分析结果进行了对比。通过该论文的分析结果,为本工程实例的抗震设计提供了理论依据,同时对以后类似的高层建筑的分析、设计有一定的参考价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 本文研究的背景
• 1.1.1 高层建筑发展的趋势
• 1.1.2 转换层结构的发展
• 1.1.3 国内外厚板转换结构研究现状
• 1.2 转换层的结构功能
• 1.2.1 转换层的种类
• 1.2.2 转换层结构的几种主要形式
• 1.3 本文研究的价值和意义
• 1.4 本论文主要工作
• 第2章 结构线弹性分析
• 2.1 工程简介
• 2.2 创建有限元计算模型
• 2.3 结构模态分析
• 2.3.1 结构基本参数
• 2.3.2 结构空间振型
• 2.3.3 壳单元和实体单元建模比较
• 2.3.4 底部框架柱内力及变形分析
• 2.3.5 结构主轴振型层间剪力
• 2.4 本章小结
• 第3章 剪力墙非线性模拟
• 3.1 引言
• 3.2 非线性分层壳单元的原理
• 3.3 分层壳单元在SAP2000 V14 中的定义
• 3.4 验证试验分析
• 3.5 实际工程中剪力墙推覆分析
• 3.6 小结
• 第4章 静力推覆分析
• 4.1 基本概念
• 4.2 基本原理和一般步骤
• 4.2.1 基本假设
• 4.2.2 与MDOF 体系相关的等效SDOF 体系
• 4.2.3 Pushover 分析方法一般过程
• 4.2.4 分析控制参数
• 4.2.5 加载模式
• 4.3 结构模型Pushover 建模
• 4.3.1 结构基本参数
• 4.3.2 塑性铰定义
• 4.3.3 计算模型抗震性能的分析
• 4.4 小结
• 第5章 增量动力分析
• 5.1 引言
• 5.2 IDA 分析的一般步骤
• 5.3 地震波的选取
• 5.4 剪力墙等效
• 5.4.1 非线性链接
• 5.4.2 FNA 方法
• 5.4.3 SAP2000 建模
• 5.5 模型可行性验证
• 5.6 地震强度因子与结构性能参数的选择
• 5.6.1 地震强度因子
• 5.6.2 IDA 的计算法则
• 5.7 IDA 计算
• 5.8 抗震性能评估
• 5.9 IDA 分析结果与Pushover 分析结果比较
• 5.10 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 致谢