帶梁式轉(zhuǎn)換層高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能分析——以某大底盤雙塔結(jié)構(gòu)實際工程為例.pdf

1、某帶梁式轉(zhuǎn)換層的大底盤雙塔結(jié)構(gòu)體型復雜，屬多項超限高層建筑結(jié)構(gòu)，為保障該建筑結(jié)構(gòu)的安全性和具有良好的抗震性能，本文對該結(jié)構(gòu)的抗震性能進行分析研究。
　　首先，基于分段連續(xù)性的方法，建立結(jié)構(gòu)的簡化模型和振動微分方程組，基于軟件MAPLE編制了求解微分方程組的程序，分析在水平地震作用下轉(zhuǎn)換層高度變化對結(jié)構(gòu)效應(yīng)的影響，為工程設(shè)計提出合理的轉(zhuǎn)換層高度位置初步方案建議;接著采用PKPM和MIDAS兩款常用的專業(yè)軟件分別建立結(jié)構(gòu)的精確有限元分

2、析模型，考慮雙向地震作用、采用振型分解反應(yīng)譜法對結(jié)構(gòu)進行小震作用下的彈性計算，分析設(shè)計方案的合理性和可行性，并在解析法分析的基礎(chǔ)上，進一步對轉(zhuǎn)換層高度位置進行了多方案的對比分析，綜合確定最終的、合理可行的轉(zhuǎn)換層高度位置。并選取了一條人工地震波與兩條天然地震波對結(jié)構(gòu)進行彈性動力時程補充計算，驗證了結(jié)構(gòu)抗震性能指標的合理性。
　　其次，基于MIDAS軟件，在彈性范圍內(nèi)，采用三種單元分別建立轉(zhuǎn)換構(gòu)件模型，計算不同單元類型情況下轉(zhuǎn)換構(gòu)件的

3、內(nèi)力，研究采用不同單元類型對轉(zhuǎn)換構(gòu)件內(nèi)力計算結(jié)果的影響，為后續(xù)分析對轉(zhuǎn)換構(gòu)件單元的選取提供依據(jù)。接著，選取三根典型的轉(zhuǎn)換梁作為分析對象，選擇桿單元建立有限元分析模型，分析不同跨高比對轉(zhuǎn)換梁內(nèi)力的影響，進行轉(zhuǎn)換梁合理跨高比的優(yōu)選分析。
　　再次，采用動力彈塑性時程分析方法，基于武田三線型退化模型，研究了整體結(jié)構(gòu)在罕遇地震作用下的彈塑性性能，對結(jié)構(gòu)在大震作用下的變形進行了驗算。
　　最后，采用靜力彈塑性方法(Pushover)研

4、究結(jié)構(gòu)在罕遇地震作用下的抗震性能。根據(jù)以位移控制的能力譜法，選擇FEMA骨架曲線和按模態(tài)加載形式的側(cè)向力實施，找到結(jié)構(gòu)的性能點，分析了結(jié)構(gòu)整體抗震性能以及結(jié)構(gòu)構(gòu)件塑性鉸發(fā)展情況，針對結(jié)構(gòu)存在的薄弱部分提出了加強措施。
　　研究表明，結(jié)構(gòu)具有較好的抗震性能，并得出以下主要結(jié)論:
　　1.采用解析法與有限元法進行結(jié)構(gòu)的方案優(yōu)選分析，得到的層間位移角的變化規(guī)律是基本一致的，將分段連續(xù)性簡化模型的解析法，應(yīng)用于該類帶轉(zhuǎn)換層大底盤雙塔

5、結(jié)構(gòu)的初步方案優(yōu)選分析中，是可靠的和合理可行的，具有較好實用性。
　　2.在小震雙向作用下，帶轉(zhuǎn)換層大底盤雙塔結(jié)構(gòu)最大層間位移角通常出現(xiàn)在轉(zhuǎn)換層以上的塔樓位置，亦為整體結(jié)構(gòu)的中部位置，但大震作用下，內(nèi)力重分布的結(jié)果使得剛度突變的轉(zhuǎn)換層的層間位移角變?yōu)樽畲?，轉(zhuǎn)換層成為了變形集中的薄弱層。
　　3.在帶轉(zhuǎn)換層的非對稱大底盤雙塔結(jié)構(gòu)中，抗側(cè)剛度越大的塔樓，雖然其最大層間位移角越小，且最大層間位移角出現(xiàn)的高度位置越低，但是該最大層間

6、位移角隨轉(zhuǎn)換層底部高度增加而增大的速率卻越大。
　　4.改變轉(zhuǎn)換梁的跨高比，對結(jié)構(gòu)整體地震反應(yīng)的影響不顯著，而對轉(zhuǎn)換梁自身的內(nèi)力影響較大。實際工程中，可通過對有多種跨高比轉(zhuǎn)換梁方案的結(jié)構(gòu)進行分析，基于轉(zhuǎn)換梁內(nèi)力指標的優(yōu)劣進行跨高比參數(shù)的優(yōu)選。
　　5.優(yōu)選后的最終結(jié)構(gòu)方案，彈塑性分析得到的各項抗震性能指標均在規(guī)范規(guī)定的限值以內(nèi);整個結(jié)構(gòu)耗能機制合理，滿足“強柱弱梁，強剪弱彎”的抗震設(shè)計理念。針對結(jié)構(gòu)在轉(zhuǎn)換層、轉(zhuǎn)換層以上的剪力