关于梁式转换层结构抗震性能的分析与研究

论文摘要

为了满足建筑功能的需求,高层建筑常常需要设置转换层,由于带转换层结构的竖向构件沿高度方向上不连续,导致其竖向刚度分布不均匀。在地震作用下,由于刚度的突变使得结构在转换层附近的位移和内力也相应的产生了突变,对抗震不利。从转换层结构形式来看,由于梁式转换层相对于其它形式的转换层结构具有传力相对直接和明确的优势,故目前在实际工程得到广泛应用。本文首先介绍了转换层结构的研究现状,发展趋势以及有待解决的几个问题,然后讨论了梁式转换层结构的受力特性和设计方法以及相关的有限元理论。最后应用大型通用有限元软件SAP2000,建立钢筋混凝土剪力墙核心筒梁式转换层结构模型。首先对结构进行了模态分析和振型分解反应谱分析,探讨了转换层设置高度和转换层上下层等效刚度比对结构抗震性能影响,在关于转换层设置高度对结构抗震性能影响分析中,讨论了转换层设置高度对结构周期,位移和内力的影响；在对转换层上下层等效刚度比对结构抗震性能影响的分析中,讨论了结构侧向刚度比的选取方法和等效刚度比的合理取值范围。最后,采用弹性时程分析法对结构在多遇地震下进行了线性时程分析,探讨了转换层设置高度不同时,在选取的三种地震波作用下,结构顶层位移,底层框支柱轴力和转换梁弯矩和剪力的时程变化特性,找出了结构和构件的内力及位移变化特征,并通过对线性时程分析工况下结构位移和位移角的讨论比较了反应谱分析与时程分析的特点。论文结论阐述了梁式转换层结构及构件在地震作用下的承载能力,变形特性以及分析了影响该类结构抗震性能的主要因素。通过对本文探讨的几方面结合,得到梁式转换层结构及其构件在抗震性能和受力特性上的一些结论,供以后类似工程分析和计算设计时参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 本论文课题的提出及选题的现实意义
• 1.2 转换层结构的工程研究现状,发展趋势以及有待解决的几个问题
• 1.2.1 转换层结构的研究现状
• 1.2.2 转换层结构的发展趋势
• 1.2.3 目前梁式转换层结构研究中有待解决的几个问题
• 1.3 本论文的主要研究工作
• 第2章 梁式转换层结构的设计
• 2.1 梁式转换层结构的主要形式及受力特点
• 2.1.1 梁式转换层结构的主要形式
• 2.1.2 梁式转换层结构的主要受力特点
• 2.2 梁式转换层结构的设计与构造要求
• 2.2.1 转换梁截面的设计方法
• 2.2.2 转换梁截面尺寸的确定
• 2.2.3 转换梁的设计和构造要求
• 2.2.4 框支柱截面尺寸的确定
• 2.2.5 框支柱的设计和构造要求
• 2.2.6 上部剪力墙的设计和构造要求
• 2.2.7 上部框架的设计和构造要求
• 第3章 梁式转换层结构的有限元理论
• 3.1 程序与结构构件的模拟
• 3.1.1 SAP2000程序简介
• 3.1.2 结构构件单元的模拟
• 3.2 模态分析
• 3.3 振型分解反应谱法
• 3.4 线性动力时程分析法
• 第4章 算例分析
• 4.1 计算模型
• 4.2 转换层设置高度对结构地震反应的影响分析
• 4.2.1 转换层设置高度对结构周期的影响
• 4.2.2 转换层设置高度对结构位移和内力的影响
• 4.3 转换层上下层刚度比对结构抗震性能的影响
• 4.3.1 转换层上下层侧向刚度比的选择
• 4.3.2 转换层上下层等效刚度比对结构抗震性能影响的分析
• 4.4 梁式转换层结构多遇地震下的弹性动力时程分析
• 4.4.1 地震时程曲线的选取
• 4.4.2 转换层设置高度对结构及构件的影响分析
• 4.4.3 楼层位移及层间位移角分析
• 4.5 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献