掉层建筑结构不同接坡方式抗震性能对比.pdf

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1、至Q!三生篁竺翅i星篁!鱼2明】迤酉建挝建筮皇塑麴遮过掉层建筑结构不同接坡方式抗震性能对比■孔令凯‘，沙薇2●1．河南智博建筑设计有限公司。河南洛阳471000；2．河南省城乡建筑设计院有限公司，河南郑州450000摘要：掉层建筑结构是山地建筑一种特殊结构形式。本文针对掉层建筑结构不同接坡方式建立简化模型，采用振型分解反应谱法及静力弹塑性方法进行抗震性能对比分析，对掉层建筑结构设计提出理论依据及参考意见。关键词：掉层建筑结构接坡方式抗震性能我国山地面积占陆地面积的2／3，有很多城市属于山地城市。在山地城

2、市中掉层建筑结构是常用的山地建筑结构形式。掉层建筑结构依山坡而建，底界面放置于不同标高的场地基面上且不同部分的底界面相差高度等于建筑的层高或层高的倍数。本文针对掉层建筑结构不同接坡方式建立简化模型，采用振型分解反应谱法及静力弹塑性方法进行抗震性能分析，对掉层建筑结构的设计提供理论依据。1掉层建筑结构简化模型的建立根据目前工程中对于掉层建筑结构下部几层的接坡处理方式普遍的作法有以下两种形式：一种是设置和主体结构分离的挡土墙，另一种设置和主体结构相连的挡土墙。掉层建筑结构接坡的不同一般有两种简化模型。，J一

3、。’’●rJ．—．^r．—^图l简化计算模型(1)简化模型l由于挡土墙与主体结构分离，在模型中不考虑挡土墙的影响，坎上、坎下支座均按固端处理。(2)简化模型2由于挡土墙与主体结构相连，挡土墙通过锚人基岩的锚杆与基岩、土体形成整体后，完全约束住主体结构接坡处的侧向位移，模型中可用侧向支撑简化代替挡土墙和锚杆约束主体结构的作用。坎上、坎下支座按固端处理。下面在掉层建筑结构简化模型建立的基础上设计不同的算例分析其抗震性能，得到两种简化模型抗震性能对比规律。2算例对比分析本文设计三个框架分别为十层掉3层3跨、掉

4、4层4跨的框架，及普通框架，对于掉层建筑结构用简化模型l、简化模型2分别建模，依次对应记作：33a、33b、44a、44b、00。其中层高均为3米，柱间距均为6米。x向5跨，Y向6跨，取5跨方向的中间一榀框架进行抗震性能对比分析。以下利用ETABS有限元分析软件采用振型分解反应谱法和静力弹塑性分析方法对不同的算例进行结构动力特性分析、层间位移分析、内力计算分析、薄弱层分析。2．1结构动力特性分析通过对以上算例的分析得到不同算例的结构自振周期：由于设计算例x方向跨度小于Y方向跨度，即x向刚度略小于Y向刚度

5、，故普通框架00第一主振型在x方向。而掉层建筑结构第一主振型在Y方向，主要由于掉层部分对x向剐度与Y向刚度均有影响，这种影响随所掉层数和跨数的不同而有变化，对本算例的影响是Y向大于x向；普通框架00为规则结构，没有扭转周期。而掉层建筑结构由于竖向不·32·规则，因此具有较大的扭转周期；简化模型1和简化模型2所对应结构的自振周期较为接近。由于侧向支撑的影响，加大了结构的侧向刚度，故简化模型2自振周期略小于相同结构简化模型l自振周期。2．2层间位移分析通过分析发现，对于本文算例侧向支撑主要限制x方向的侧向位

6、移，两种简化模型在Y方向的楼层层间位移相差不大，因此主要比较x方向结构层间位移沿楼层变化的曲线，有以下特点：对于模型33a和44a所代表的简化模型l，掉层部分层间位移小于普通框架相应楼层，而坎以上楼层层间位移则大于普通框架相应楼层。模型33a和44a的最大层间位移在坎以上第一层，说明简化模型l此处由于结构在坎上下层刚度突变，造成层间位移突变；对于模型33b和44b所代表的简化模型2，坎以下部分由于假定x向侧向位移被约束，故层问位移为零。最大层间位移出现在坎以上第二层。其坎以上部分层间位移的变化趋势类似于

7、普通框架；模型33a和44a所代表的简化模型l在坎以上部位的层间位移值均略大于模型33b和44b所代表的简化模型2在坎以上部位的层间位移值。2．3内力计算分析通过对两种简化模型的梁柱内力图对比发现，内力变化主要体现在柱上，而接坡处理方式的不同对梁的内力影响较小，本文取x向一榀框架，主要给出柱子内力的计算分析对比结果。利用相对差值公式，即(简化模型l一简化模型2)／简化模型2，算出两种简化模型每一层相同柱底内力相对差值比较，结果如下：对于柱底弯矩，简化模型2坎以下部位剪力大部分由侧向连杆承担，层间剪力较小

8、，故其弯矩值也都较小；简化模型2坎下底层弯矩值远小于简化模型1；简化模型l坎上接地部分柱子承担着大部分的内力，而简化模型2的接地部分的柱子虽然也承担着比不接地部分较多的内力，但在同一层内各柱受力相对要均匀，故在坎上接地部位的柱底弯矩为简化模型l大于简化模型2，而同一楼层内其它柱子弯矩则为简化模型1小于简化模型2。且随所掉层数和跨数的增加这种分布更为明显。对于坎上更高的楼层，则两种简化模型柱弯矩值相差不大；剪力变化具有与弯矩变化相似的结果；两