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带梁式转换层的复杂高层结构倒塌机理研究

作　者: 谭丽娜
导　师: 赵歆冬
学　校: 西安建筑科技大学
专　业: 防灾减灾及防护工程
关键词: 梁式转换层侧向刚度比动力时程静力弹塑性抗震性能
分类号: TU973.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

现代高层建筑往往需要设置转换层来满足其对建筑功能的要求。转换层的存在导致整个结构竖向传力路径不连续,结构竖向侧向刚度分布不均匀。地震作用下,转换层的存在使地震作用沿竖向分布不均匀,导致结构刚度突变处,地震作用较大,首先产生破坏,引起整个结构的倒塌,不利于结构抗震。然而,由于建筑使用功能的要求,梁式转换结构是目前实际工程中应用最为广泛的结构形式之一。为保证梁式转换结构的安全,设计中避免结构的破坏,系统研究梁式转换结构的受力性能和地震作用下的倒塌机理尤为重要。本文较系统的研究了带转换层结构的设计方法及结构抗震性能分析方法,以一带梁式转换层的具体工程结构为例,应用工程设计软件SATWE对三个不同上、下侧向刚度比的梁式转换层模型进行了7度多遇地震作用下的阵型分解反应谱法计算和时程分析,研究了转换层上、下结构等效侧向刚度比对结构抗震性能的影响,结果表明:竖向构件上的洞口可以显著影响结构的刚度,调整截面尺寸的效果并不明显。在实际工程中,竖向构件的开洞是难以避免的,因此对洞口的处理要多加重视;随着侧向刚度比的增加在一定程度上会影响结构的抗震性能,不利于结构抗震。采用有限元分析软件MIDAS/Building对工程模型进行了静力弹塑性分析,研究了大震作用下结构的静力弹塑性性能,找出了结构塑性铰的出现规律,总结了结构的倒塌机制,研究结果表明:转换层的存在引起结构的刚度突变和竖向传力路径的改变,使结构的层间位移角发生了较大的突变,这对复杂结构抗震性能不利;带梁式转换层复杂高层在大震中,框支部分很难保证出现单纯的梁铰,有不少梁柱混合铰出现,难以完全实现“强柱弱梁”的目标,在工程实际中应通过计算和构造措施对柱端进行加强,以保证塑性铰先出现于梁端;转换层附近楼层,特别是靠近转换梁附近的剪力墙在大震中容易损伤,墙体钢筋可能会出现屈服,应加强剪力墙端部边缘构件的构造措施,剪力墙结构中的连梁和短肢墙体,在结构中较薄弱,应当适当加强;结构进入弹塑性阶段后,转换层附近的层位移、层间位移角还有较大的突变。

带梁式转换层的复杂高层结构倒塌机理研究

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