带有转换层钢筋混凝土框架结构的抗震性能分析

摘要

现代高层建筑物朝着集商业、餐饮、娱乐、办公等功能于一身的方向发展。这类综合多功能建筑物可以采用带有转换层钢筋混凝土框架结构来进行设计，而目前针对于该类结构的研究通常止步于低烈度地区、多遇地震作用、小跨度的弹性阶段分析，因此对处于高烈度地区的带有转换层钢筋混凝土大跨度（不小于18m）框架结构进行多遇地震作用下的转换层最优设置以及进行罕遇地震作用下的弹塑性阶段抗震性能分析就会很有意义。本文以实际工程为背景，用PKPM软件对抗震设防烈度8度地区一带有转换层钢筋混凝土大跨度(18 m)框架结构建立模型M3。结合PKPM软件中SATWE模块，对模型进行了静力抗震性能分析。分析结果表明模型M3在多遇地震作用下不会发生扭转破坏、楼层位移在转换层周围都会产生突变、结构的剪重比都随着楼层的增加而增大;结构满足抗倾覆、等效侧向刚度比的限值要求，竖向布置及刚度设计合理。
　　本研究主要内容包括：⑴分别探讨了转换层高、等效刚度比、转换梁截面尺寸对结构抗震性能的影响。分析结果表明当转换层位置一定时，随着等效刚度比的增加，结构的自振周期减小、结构项层楼层位移增幅减小、层间位移角突变程度越小;转换梁截面高度改变对结构自振周期、最大基底剪力及楼层剪重比的影响都不大;随着结构转换梁截面梁宽的增大，转换层处层间位移角突变得越明显、最大层间位移角有小幅度减小;总体来说将转换层结构设置在第三层、选择转换梁截面尺寸为1200×2500mm最为经济合理。⑵采用有限元软件ANSYS对模型M3进行建模，选取了三组地震波分别输入结构X向，对结构进行弹性时程分析。弹性时程分析结果表明，每条地震波时程分析基底剪力值及其均值都能满足相关规范的要求。⑶采用push模块分别对不同转换层高的模型M3、M5进行了静力弹塑性pushover法整体抗震性能分析。分析结果表明，随着转换层设置位置的升高，模型性能点处对应出现塑性铰的数量在减少、楼层最大层间位移角减小、模型抵御大震作用的能力降低。结构的塑性铰出铰顺序符合“强剪弱弯”的要求。⑷采用Epad程序对模型M3进行动力弹塑性计算分析，分析结果表明，三条地震波作用下结构层间最大位移角值相均小于“抗规”规定限值1/50，该大跨度框架梁式转换结构在大震作用下会发生明显的塑性变形，出现中等程度的损坏，满足“大震不倒”的抗震设防要求。在一定程度上，静力弹塑性分析得到的结果与动力弹塑性分析得到的结果可以进行相互补充验证。