局部带错层高层剪力墙结构地震响应研究

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随着我国社会经济发展和建筑技术进步,高层建筑在结构形式和功能上有较大改变。同时城市人口不断增长,可用于建设的土地不断减少,为了更好利用土地资源,下部商业上部住宅的形式更加普遍。商业与住宅由于在使用功能不同,商业层高大于住宅的层高,这就会在交接部位形成错层。带错层高层建筑在满足使用和功能需求的同时,也带来了结构构造复杂,力学行为特点不易把握的问题,特别是诸如地震响应、抗震性能等结构行为较规则结构更复杂,常常决定方案可行性,甚至控制设计。所以需要对其错层结构在地震作用下响应进行专门研究和论证,并应采取合理措施确保工程安全。因此,开展错层结构抗震响应和抗震措施研究,掌握各种因素对错层抗震性能影响,对工程设计具有重要理论意义和工程应用价值。论文以某带错层的高层剪力墙建筑为工程背景,通过参考现行国家规范、文献资料,对带错层的高层剪力墙建筑进行抗震性能研究分析,给出建设建议和意见,为设计人员在涉及到计算此类结构时提供参考。主要研究内容和结论如下:(1)结合某商场住宅楼前期设计方案,对带错层高层结构模型与非错层高层结构模型进行抗震性能分析,对比结构周期比、剪重比、结构侧向位移以及剪力墙轴压比。结果表明:错层结构相对于非错层结构其周期变长,结构的刚度相对减弱;地震剪力调整系数增大,其结构所承受的地震力增加。对于高层剪力墙结构而言,底部局部错层对最大位移角出现的位置没有较大影响。错层结构与非错层结构其楼层抗侧力结构的受剪承载力结构底部到顶部逐层逐步递减,受剪承载力没有明显增大或缩小的现象。非错层底部剪力墙的轴压比在0.3~0.4之间,错层结构底部剪力墙的轴压比在0.4~0.5之间,剪力墙轴压比有明显增大。(2)为了进一步研究错层高层结构地震响应,弥补反应谱法的不足,对错层高层结构开展弹性时程分析。通过弹性时程分析与反应谱分析对比得出:弹性时程分析结构上半部楼层处楼层地震剪力最大值大于振型分解反应谱法计算的地震剪力的1.2倍。根据时程分析结果,施工图设计时考虑放大系数1.2对楼层地震剪力进行调整。(3)由于错层高层结构在罕遇地震作用下可能进入弹塑性状态,考虑材料非线性,对结构进行静力弹塑性与动力弹塑性时程分析,分析表明该结构具有较好的承载能力以及变形能力,能够满足规范在罕遇地震作用下的抗震设防要求。(4)针对错层高层结构弹塑性分析结构行为特点,结合本工程抗震性能目标要求和错层处墙的抗震等级,给出混凝土强度、配筋率抗震加强措施,并提出板厚采用120mm,双层双向配筋的建议。
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