带高位大跨转换层建筑结构抗震性能研究

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带高位大跨度钢桁架转换层型钢混凝土框架—剪力墙结构是一种复杂体型建筑结构形式,结构受力机理不明确,设计难度大。目前,学术界和工程界对带高位大跨钢桁架转换层建筑结构的研究尚嫌不足,只是局限于弹性有限元理论计算分析,提出的设计方法有待进一步论证和完善。本文通过整体模型振动台试验研究和有限元理论计算分析,对带高位大跨度钢桁架转换层型钢混凝土框架—剪力墙结构的抗震性能问题进行了深入研究。 本文的主要工作是研究和评估带高位大跨度钢桁架转换层型钢混凝土框架—剪力墙结构的抗震性能,为此,采用了三种方法:①模拟地震振动台试验方法;②弹性时程分析方法;③弹塑性静力(Push-over)分析方法,展开了对课题的研究。 模拟地震振动台试验中,模型设计按主要满足抗侧刚度相似要求确定相似关系,模型制作采用紫铜代替钢完成钢桁架的制作。在输入不同地震烈度地震波的作用下,完成了模型结构破坏机理、弹性和弹塑性地震反应的试验研究。揭示钢桁架转换层是结构的薄弱环节,与钢桁架相连竖向构件抗震性能良好,整体结构满足抗震要求。 通过对带高位大跨转换层建筑结构的有限元理论计算分析,进一步揭示了结构的地震响应规律,与振动台试验结果吻合较好。当转换层位置相对于结构较高时,高振型对其影响愈显著,层剪力愈大。静力弹塑性分析(Push-over)揭示了结构产生塑性铰顺序以及结构承受基底剪力的规律,能力谱法进一步明确地评估了结构的抗震能力。 钢桁架转换结构设计主要受竖向荷载控制,地震荷载不改变其主控荷载,但对地震荷载作用下钢桁架构件受力的变化应予以重视,尤其是与竖向构件连接的钢桁架两端构件。同时,研究发现有交叉斜腹杆而无竖腹杆的钢桁架结构形式是实现大跨度、大柱网转换的优选方案。
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