梁式转换高层建筑结构抗震性能分析研究

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1、墨鉴：盔墨墨燮堕垒丝墨点叁差垫丝丝丝垫i星!墨DOI：10．3969／j．issn．1672—4011．2014．06．016梁式转换吉吕同．『压建筑结构抗震性能分析研究袁启良(湖南城市学院规划建筑设计研究院，湖南益阳413000)摘要：通过对工程实例进行整体建模，并进行模态分析，对结构水平地震作用效应进行对比分析，从而得出结论。对设计人员有一定的借鉴意义。关键词：高层建筑；梁式转换；抗震性能；研究中图分类号：TU973．3+1文献标志码：B文章编号：1672—40ll(2014)06—0033—051工程概况

2、本工程为湖南省益阳市商业区核心位置的某商住楼，底部3层考虑商业用途，4层以上为住宅。后确定该工程地下2层，地上28层，底部3层作为商场，4～28层为住宅。考虑到其地上结构的嵌固端在地下室的顶板处，为此地下室不参与本文结构的计算与分析。地面以上1、2层层高为4．2m，第3层作为转换层，层高为4．5m，4—28层层高均为3．0m，楼层总高87．9m。采用全现浇钢筋混凝土部分框支剪力墙结构，依据GB50223—2008(建筑工程抗震设防分类标准》¨。，本工程属于丙类建筑，50年一遇基本风压值为0．35kN／m2。其结

3、构设计内容如表1所示。表1结构抗震设计内容注：g为重力加速度。依据GB50010—2010(混凝土结构设计规范》第11．1．3条。2o，本工程抗侧力结构体系的抗震等级：框架为二级抗震，一般部位的剪力墙抗震等级为三级，加强部位的剪力墙抗震等级为二级。底部2层结构框架梁截面尺寸300mm×600mm，框架柱截面尺寸1000mill×1000111111，图1为底部2层结构平面布置图；标准层剪力墙厚度300mm、200mm，其结构平面布置图如图2所示；图3为转换层结构平面布置图。2结构整体建模2．1SAP2000介绍

4、SAP2000是由美国ComputerandStructureInc．(CSI)公司开发研制的通用结构分析与设计软件，其适用范围很广，主要适用于模型相对比较复杂的结构。在我国，SAP2000也在各高校以及工程界得到了广泛的应用，尤其是土木建筑，大量使用SAP2000进行相关分析与设计∞j。作者简介：袁启良(1974一)，男，湖南宁乡人，硕士研究生，高级工程师。基金项目：益阳市科技局2012年度立项研究课题《“两型”视角下城市综合体梁式转换技术创新研究》(2012JZl8)SAP2000的广泛应用源于其具有强大的

5、功能，如建模功能、编辑功能、分析功能、荷载功能、自定义功能以及设计功能等等。图1底部2层结构平面布置图图2标准层结构平面图图3转换层结构平面布置图盘叁量一：，鱼墨!堕丝堡墨当缝丝丝生堡主兰錾：盔星墨2．2SAP2000有限元模型本工程采用大型通用有限元SAP2000建立结构的整体模型，绘制出的SAP2000有限元模型三维图如图4所示。图4SAP2000有限元模型三维图3结构模态分析模态分析，又称作振型叠加法动力分析，是线性结构系统地震分析中最常用也是最有效的方法。现对所建立的SAP2000有限元模型进行模态分析

6、，事先定义好模态分析荷载工况Modal，最大振型数取18(分析结果为x方向的振型参与质量系数为98．4％，Y方向的振型参与质量系数为98．6％)，模态分析方法采用Ritz向量法。3．1结构自振周期利用SAP2000对结构三维模型进行模态分析，得到的结构18个振型对应的周期和振型参与质量系数如表2所示。表2结构周期和振型参与质量系数分析表2数据可知，结构前3个振型对应的周期分别为x向平动周期、Y向平动周期和扭转周期。《高层建筑混凝土结构设计规范》对于结构扭转为主的第1扭转周期与平动为主的第1平动周期的比值作了相关

7、限定，其中对于A级高度高层建筑的规定为不应大于0．9，对于B级高度高层建筑、复杂高层建筑及混合结构高层建筑的规定为不应大于0．85，目的在于使抗侧力构件的平面布置更合理、更有效，避免结构出现相对于侧移的过大的扭转效应。本工程第1平动周期值为x向的周期值(2．473055s)，第1扭转周期出现在结构的第3个周期，其值为2．090245s，则可计算出结构的周期比为2．090245／2．473055=0．845<0．85，满足规范要求。由此可知，在布局合理的条件下，对于梁式转换复杂高层建筑结构，也可较好地解决其抗扭问

8、题。3．2结构振型结合表2数据可知，结构第1个周期为x向平动(2．473055S)，第2个周期为Y向平动(2．220272s)，第3个周期为扭转(2．090245s)，图5为结构前3个空间振型图。a)第1周期振型b)第2周期振型c)第3周期振型(X向)(Y向)(扭转)图5结构前3个空间振型图4结构水平地震作用效应4．1振型分解反应谱法水平地震作用反应谱分析是一种拟动力分析，其原理为：先