桁架式结构转换层在超限高层建筑中的抗震性能研究

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1、桁架式结构转换层在超限高层建筑中的抗震性能研究茹国和上海市建工设计研究院有限公司上海200235摘要：对1座带有型钢混凝土桁架式转换层的超限高层建筑，采用PMSAP有限元分析软件建立了设置在第4、6、8、10层的4组建筑结构模型。通过对4组模型的模态分析及反应谱分析，探究转换层设置位置对超限高层建筑抗震性能的影响，从而确定合理的设置位置。进一步基于反应谱法和弹性时程法，分析转换层最优设置位置的建筑结构抗震性能，采用MIDAS有限元分析软件验算校核计算结果，可为超限高层建筑结构设计提供参考。关键词：超限高层建筑；桁架式转换层；抗震性能；有限元分析

2、中图分类号：TU31213文献标志码：BDOl：10．14144／j．cnki．jzsg．2016．02．046StudyonAnti—SeismicBehaviorofTrussTypeStructuralTransferStoreyinUltra—LimitHigh—RiseBuildingRUGuoheShanghaiConstructionDesignandResearchInstituteCo．，Ltd．Shanghai2002350引言的墙单元模拟，墙单元模型对剪力墙洞口无限制；楼板用进入21世纪以来，大型且复杂的建筑结构在中国快速

3、薄壳单元模拟，本程序可以考虑刚性楼板及弹性楼板的不地发展，建筑物的功能多样性几乎是主要的发展方向。为同假定情况。满足下部大空间、上部小空间的建筑布置形式，可在空间本文采用特征向量法求解结构模态方程，解耦后的典变换的楼层设置结构转换层，保证上部垂直荷载合理传递型线性结构系统方程如式(1)所示。到基础。基于梁式转换层发展而来的桁架式转换层结构，一(f)+2j，(f)+co2y(t)2gj(t)(1)由于其受力清晰、内力传输路径明确、自重小、刚度小，1且建筑竖向刚度的变化也较小，因此地震反应也要小得式中：_y(f)、f)、37~(t卜分别为质点相对于

4、地面的位移、多。同时从使用功能角度看，可以在桁架式转换层开洞，速度、加速度；设置管道非常方便；从经济角度看，施工造价要便宜很——第n阶振型的阻尼与临界阻尼之比；多。深圳世贸中心大厦、新上海国际大厦、上海铁路大厦0．1——第n阶振型的结构自振频率；等结构均采用了桁架式转换结构。P广—任意荷载位移函数幅值；本文以1座带型钢混凝土桁架式转换层的超限高层建筑岛(fH壬意荷载位移函数。为研究对象，分析型钢混凝土桁架式转换层设置位置对建本文反应谱分析振型组合采用CQC法，方向组合采用筑结构抗震性能的影响，从而确定最优设置位置。同时，SRSS法。基于反应谱法

5、和弹性时程法，利用有限元分析软件MIDAS和PMsAP对比分析结构的抗震性能】。2算例及分析本文算例为混凝土一框架剪力墙(局部型钢混凝土1模型建立结构)混合结构体系。结构平面为平行四边形，尺寸为结构整体计算采用中国建筑科学研究院编制的PMSAP81．7mx63．0m。建筑结构室外地坪以上10层，地下2层，程序，建模时，梁、柱及支撑梁构件采用空间杆单元模地下1层高5．4m，地下2层高4．0m，基础埋深10．4m。转换拟；剪力墙采用以Kirchhoff~~论为基础的壳单元凝聚而成层以下为框架剪力墙结构，转换层以上为剪力墙结构。建筑结构有限元模型如图

6、1所示。作者简介：茹国和(t962一)，男。本科，高级工程师2．1不同转换层位置对建筑结构抗震性能的影响通信地址：上海市昊中路51号(200235)2．I．1不同转换层位置对结构自振周期的影响收稿目期：2015—11_1本文采用PMSAP程序，通过4组模型的分析比较来讨2016．2．BuIldjngConstructi。n团茹国和：桁架式结构转换层在超限高层建筑中的抗震性能研究“弱转换层上层，强转换层本层，更强转换层下层”的原表4弹性时程法PMSAP结果分析则，结构抗侧移刚度在转换层下层变大，在转换层上层变选用地震波n{1TGO9OTH2TG0

7、90RH4TG09O平均反应CQC法小，层间位移角会在设置了型钢混凝土桁架式转换层上下X向地震25918．327945．625Oo9．326291．13166o层位置出现拐点。与CQC法8189底部比值／％．6799184剪力y向地震23305．730881．027044．027076．929239表2地震作用下结构的侧向位移计算结果与CQC法比值／％79．71O592．482．592．6内容方向PMSAPMIDAS备注最大层间X向地震1／16981／17341／1683X1／16251／1646位移角y向地震1／14451／17351／153

8、5最大层间y1／14931／1271位移角345。(73。)1／15321，1169括号中数值75。(163。)1，11711／1696为MIDAS计