梁式转换复杂高层建筑结构抗震设计研究

摘要

国内从20世纪70年代中期尝试使用底层大空间结构，短短40余年间，转换层结构在实际工程应用发展很快，且转换层的形式越来越多，出现了如梁式、板式、箱式及桁架式转换层等。其中尤以梁式转换层的应用最为广泛。因而对高层建筑梁式转换结构进行更全面、深入和系统的研究，从而为这类结构在实际工程中的应用提供理论基础与技术支持显得十分必要。本文以一实际带梁式转换层高层建筑工程为背景，研究了其力学特性、地震反应，获得了一些对该类型结构设计和抗震构造有用的建议和结论。
　　本文先对结构转换层的需求，定义及功能进行阐述，介绍其在实际工程中的应用，综述带梁式转换层高层建筑在国内外研究与应用概况及梁式转换结构的发展趋势；接着以湖南银旺置业发展有限公司新芙蓉之都商住楼2＃楼为工程背景，使用大型通用有限元软件SAP2000建立了三维空间模型，分别对结构进行了模态分析、反应谱分析和弹性时程分析；再研究了其转换梁上、下层结构侧向刚度，转换梁设置高度，以及转换梁梁高对结构抗震性能的影响；最后对其进行了弹塑性时程分析。得到了以下主要结论：
　　对带梁式转换层结构进行反应谱分析表明，结构的竖向刚度分布变得很不均匀，结构楼层层间剪力、层间位移角在转换层上、下楼层处发生较大的突变，易形成结构的薄弱层，对结构的抗震性能影响很大；梁式转换层处层间位移角、楼层层间剪力的突变程度随着转换梁设置位置的升高而逐渐加大，具体设计时要严格控制好转换梁设置位置，对于高位转换结构要慎用，防止因转换梁位置的设置不当而影响到整个结构的抗震性能；梁式转换层处的楼层层间剪力值突变程度随着转换梁梁高增加而变大，对梁式转换层以下的几层结构的楼层层间位移角影响比较小，但对转换层以上的部分楼层的楼层层间位移角影响较大，相同情况下，转换梁梁高越高，地震作用时受到的地震力将加大，一味追求转换层的局部安全将影响到整个结构的抗震性能；可通过调整转换梁设置位置、转换梁高度以及转换梁上、下结构侧向刚度等方法来控制结构顶层出现过大位移；通过对结构进行弹塑性时程分析表明，判定结构薄弱层出现位置需综合多项指标加以确定。

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第1章 绪论

1.1结构转换层概述

1.2梁式转换结构工程应用概况

1.3国内外梁式转换结构研究现状

1.4带梁式转换层的高层建筑的发展趋势

1.5本文主要内容简介

1.6本文研究的意义

1.7本章小结

第2章 梁式转换高层建筑结构工程实例抗震性能分析研究

2.1 工程概况

2.2 基于性能的抗震设计

2.3结构整体建模

2.4 结构模态分析

2.5 结构水平地震作用效应

2.6 本章小结

第3章 转换梁对结构抗震性能的影响

3.1转换梁上、下结构侧向刚度对结构抗震性能的影响

3.2转换梁设置位置对结构抗震性能的影响

3.3转换梁高度对结构抗震性能的影响

3.4本章小结

第4章 梁式转换结构弹塑性时程分析

4.1弹塑性时程分析方法简介

4.2 SAP2000弹塑性时程分析

4.3弹塑性时程分析结果及讨论

4.4本章小结

结论与展望

参考文献

致谢