梁式转换层在荷载作用下的应力分析

摘要

当高层建筑下部楼层竖向结构体系或形式与上部楼层差异较大的时候，设计者就必须在结构改变的楼层设置转换层结构。转换层结构体系属于复杂的结构体系，其受力和变形都不同于规则的结构，不能使用一般的计算模型和计算方法。现行的专业结构计算软件对转换层结构的计算结果并不能完全反映实际的受力状态和变形的情况，现行的规范对框支剪力墙结构的墙梁的计算只是作出构造上的规定，并没有具体的计算要求。所以对转换层结构的计算模型和方法的研究和分析具有重大的理论和实践指导意义。 在众多的转换层结构中，梁式转换层占了绝大多数。但梁式转换层结构的计算理论还有很多不足，本文主要作以下主要工作： 1．本文简要地阐述了转换层的结构形式、结构特点，有限元的基本理论； 2．考虑梁与剪力墙共同工作，对梁式转换底部大空间结构体系的计算模型进行分析，并得出相关的结论； 3．对转换梁加斜向支撑、转换梁加腋和传统转换梁结构进行内力分析并进行对比，通过ANSYS大型有限元设计软件模拟，找出它们在竖向荷载作用下的受力特点，研究不同情况下梁的受力性能； 4．对转换结构在水平荷载作用下开洞与不开洞进行内力分析比较，并与高位转换层进行比较。 经过计算，采用上部结构取3-4层，下部结构取1层的简化模型来进行分析和讨论，这样得出的结果与取用全部楼层共同作用的结果误差在5％以内。对于在竖向荷载作用下的梁式转换结构，无论是加斜向支撑的转换梁还是加腋转换梁，结构的各种内力有了很大的改善，尤其是加腋转换梁改善更加明显，这样在不影响下部结构空间的条件下，可以有效的减小转换梁的截面尺寸；对于在水平荷载作用下的梁式转换结构，水平荷载主要由墙体传递，梁的内力(弯矩，轴力，剪力)基本上不受其它因素的影响，但墙体的内力分布受到较大的影响。通过对比分析，从具体的数据上得出了加腋转换梁比其它两种有较大的经济性。 虽然目前转换结构还有许多新的结构形式，但受力都没有梁式转换层结构清晰，作为一种新型的、理论比较成熟的转换结构形式，在以后的高层结构转换层设计中，有重要的应用价值。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1转换层结构的概述

1.2转换层的功能和主要形式

1.2.1结构转换层的功能

1.2.2转换层结构的主要形式

1.3转换层结构的发展趋势

1.4国内外研究现状及存在问题

1.5本论文所作的工作

第二章梁式转换层

2.1梁式转换层的主要结构形式

2.2托墙形梁式转换层结构的计算简图

2.2.1梁杆系模型

2.2.2梁有限元模型

2.3托柱形梁式转换层结构的计算简图

2.4转换梁的截面设计方法

第三章有限元与ANSYS

3.1有限元方法概述

3.2大型有限元软件ANSYS

3.2.1 ANSYS在结构设计中的特点

3.2.2 ANSYS在结构分析中的常用单元类型

第四章转换层的设计原则

4.1转换层结构的布置原则

4.1.1结构转换层的竖向布置

4.1.2结构转换层的平面布置

4.2转换层结构计算的一般原则

4.2.1计算方法

4.2.2计算高度的选择

4.2.3单元的划分和选择

4.2.4竖向地震

4.3对带转换层高层建筑结构的规范要求

4.3.1结构布置

4.3.2抗震等级的要求

4.3.3计算调整

4.3.4截面设计

第五章竖向荷载作用下的内力计算及优化分析

5.1计算层的分析

5.2转换梁受力机理分析

5.3转换梁受力性能的改善

5.3.1梁式转换层支撑满跨剪力墙的计算

5.3.2斜向支撑梁式转换层支撑满跨剪力墙的计算

5.3.3加腋梁式转换层支撑满跨剪力墙的计算

5.4成果分析

第六章水平荷载作用下的内力计算分析

6.1不开洞剪力墙的梁式转换层结构在水平荷载作用下的内力分析

6.2开洞剪力墙的梁式转换层结构在水平荷载作用下的内力分析

6.3高位梁式转换层结构在水平荷载作用下的内力分析

6.4本章结论

第七章结论与展望

7.1本文结论

7.2展望

参考文献

致谢