带板式转换高层建筑混凝土结构抗震性能研究
【摘要】：本文研究了转换板设置对高层建筑结构抗震性能的影响，提出了在板式转换结构中，采用转换层上、下结构的层间位移角比米控制转换层附近楼层变形和剪力分配的过分突变。本文主要阐述了以下几个方面的研究工作：
一、研究了转换层上、下结构的等效侧向刚度比大小对转换层附近楼层层间位移角突变、楼层地震剪力分配和传力途径的影响。在此基础上，分析了在板式转换结构中，等效侧向刚度比并不能有效地控制转换层上、下楼层层间位移角的过分突变，进而，提出“转换层上、下结构的层间位移角比”的设计概念。本文提供了在七度抗震设防区，转换板上、下结构等效侧向刚度比、层间位移角比两参数选取的参考值。
二、在分析转换板设置位置对结构动力特性和地震作用效应影响的基础上，指出了随着转换板位置的提高，等效刚度比的限制作用更加有限，同时，结构的抗震性能表现也与梁式转换结构的现有理论存在一定程度的不同。在高位的板式转换结构中，需对转换板上、下结构等效侧向刚度比、层间位移角比采用更严格的限制条件。
三、以转换板为研究对象，讨论了转换板厚度、质量和刚度三参数对整体结构抗震性能的影响，以及转换板自身变形和应力分布的规律。研究表明，转换板厚度、质量和刚度的改变量较小时，其对整体结构的侧向位移和地震剪力影响较小；在七度抗震设防区，水平地震作用对转换板变形和应力的影响较为明显。
四、通过对高层建筑中板式、梁式和箱形梁转换结构抗震性能的对比分析，阐述了三种转换结构的形式对结构自振周期、振型和地震反应的影响，并指出梁式转换结构在某些抗震能力方面并不优于其他两种转换结构。在分析梁式转换结构中楼板有限元模式对整体结构动力特性和地震作用效应的影响基础上，提出应采取弹性楼板假定来分析带转换层的高层建筑结构。
五、本文对板式、梁式转换结构进行了静力弹塑性分析，了解结构的破坏机制、结构延性、以及结构的抗震性能。一般情况下，板式、梁式转换结构多数会出现梁、柱铰混合破坏机制。
六、结合理论分析，对板式转换结构设计提出了抗震计算分析方法和相应的抗震构造
中国建筑科学研究院博士学位论文
措施。
通过以上理论研究表明，在七度抗震设防区，只要将转换层上、卜结构等效侧向刚度
比、层间位移角比限值控制在一定范围内，板式转换结构就具有较好的抗震性能，从而，
论证了七度抗震设防区高层建筑采用板式转换层的可行性。
【关键词】：高层建筑结构 板式转换层 等效侧向刚度比 层间位移角比 抗震性能 楼板有限元模式 静力弹塑性(Push-over)分析
【学位授予单位】：中国建筑科学研究院
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：TU973.2
【DOI】：CNKI:CDMD:1.2004.098182
【目录】：
【学位授予单位】：中国建筑科学研究院
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：TU973.2
【DOI】：CNKI:CDMD:1.2004.098182
【目录】：
- 中文摘要3-5
- Abstract5-7
- 目录7-12
- 第一章 绪论12-19
- 1.1 结构转换层概述12-13
- 1.1.1 结构转换层的需求12
- 1.1.2 结构转换层的定义和功能12-13
- 1.2 板式转换结构工程应用简况13-15
- 1.3 国内外板式转换结构研究现状15-17
- 1.4 本文主要内容简介17
- 1.5 本文研究的意义17-19
- 第二章 带板式转换高层建筑结构工程实例抗震性能分析研究19-36
- 2.1 前言19-20
- 2.2 整体结构建模20-22
- 2.2.1 有限单元法简介20-21
- 2.2.2 结构建模21-22
- 2.3 结构模态分析22-26
- 2.3.1 结构自振周期22-23
- 2.3.2 结构振型23-26
- 2.3.2.1 结构空间振型23-24
- 2.3.2.2 结构主轴振型及层间位移角24-26
- 2.3.2.3 结构振型分析的主要结论26
- 2.4 结构水平地震作用效应分析26-35
- 2.4.1 振型分解反应谱法26-31
- 2.4.1.1 ANSYS层位移和层间位移角的分析27-28
- 2.4.1.2 三种软件层位移和层间位移角的比较28-29
- 2.4.1.3 楼层地震剪力的分析29-31
- 2.4.2 时程分析法31-35
- 2.4.2.1 选用的地震波31-32
- 2.4.2.2 ANSYS层位移、层间位移角包络的分析32-33
- 2.4.2.3 三种软件层位移、层间位移角包络的分析33-34
- 2.4.2.4 弹性时程法与反应谱法结果的比较34-35
- 2.5 结论35-36
- 第三章 转换板上、下结构侧向刚度对结构抗震性能的影响36-57
- 3.1 前言36
- 3.2 转换层上、下结构等效侧向刚度比，及层刚度比36-38
- 3.3 结构模态分析38-41
- 3.3.1 结构自振周期38-39
- 3.3.2 结构振型39-41
- 3.4 结构水平地震作用效应分析41-55
- 3.4.1 层位移、层间位移角的分析41-44
- 3.4.2 时程法层位移、层间位移角的分析44-45
- 3.4.3 新概念“转换层上、下结构层间位移角比”的提出，及其应用分析45-49
- 3.4.3.1 层间位移角比概念的提出45-47
- 3.4.3.2 层间位移角比概念的定义47-48
- 3.4.3.3 计算模型层间位移角比的分析和限值的确定48-49
- 3.4.4 楼层地震剪力分配和传力途径的分析49-52
- 3.4.4.1 层地震剪力49-51
- 3.4.4.2 转换板上邻近楼层剪力的分配和传力途径51
- 3.4.4.3 转换板下邻近楼层剪力的分配和传力途径51-52
- 3.4.5 转换板处上、下楼层剪力墙应力的分析52-55
- 3.5 结论55-57
- 第四章 转换板设置位置对结构抗震性能的影响57-75
- 4.1 前言57-59
- 4.2 结构模态分析59-61
- 4.2.1 结构自振周期59-60
- 4.2.2 结构振型60-61
- 4.3 结构水平地震作用效应分析61-73
- 4.3.1 层位移、层间位移角的分析61-65
- 4.3.2 转换层上、下结构层间位移角比的分析65-66
- 4.3.3 时程法层位移、层间位移角的分析66-68
- 4.3.4 楼层地震剪力分配和传力途径的分析68-73
- 4.3.4.1 层地震剪力68-70
- 4.3.4.2 转换板上邻近楼层剪力的分配和传力途径70-71
- 4.3.4.3 转换板下邻近楼层剪力的分配和传力途径71-72
- 4.3.4.4 框支柱剪力的分配72-73
- 4.3.5 转换板处上、下楼层剪力墙应力的分析73
- 4.4 结论73-75
- 第五章 转换板厚度、质量和刚度改变对结构抗震性能的影响，以及转换板自身的受力分析75-106
- 5.1 前言75-76
- 5.2 结构模态分析76-79
- 5.2.1 结构自振周期76-77
- 5.2.2 结构振型77-79
- 5.3 结构水平地震作用效应分析79-92
- 5.3.1 反应谱法层位移、层间位移角的分析79-83
- 5.3.2 时程法层位移、层间位移角的分析83-86
- 5.3.3 转换层上、下结构层间位移角比的分析86-87
- 5.3.4 楼层地震剪力分配和传力途径的分析87-91
- 5.3.4.1 层地震剪力87-90
- 5.3.4.2 转换板上邻近楼层剪力的分配和传力途径90
- 5.3.4.3 转换板下邻近楼层剪力的分配和传力途径90-91
- 5.3.5 转换板上、下楼层剪力墙应力的分析91-92
- 5.4 转换板变形和应力的分析92-105
- 5.4.1 转换板的变形分析92-99
- 5.4.1.1 竖向荷载作用下转换板的位移分析92-97
- 5.4.1.2 考虑水平地震作用下转换板的位移分析97-99
- 5.4.2 转换板的应力分析99-105
- 5.4.2.1 竖向荷载作用下转换板的应力分析99-102
- 5.4.2.2 考虑水平地震作用下转换板的应力分析102-105
- 5.5 结论105-106
- 第六章 高层建筑中板式、梁式和箱形转换结构抗震性能的对比分析、及楼板有限元模式对梁式转换结构动力特性、地震反应的影响106-124
- 6.1 前言106-107
- 6.2 结构模态分析107-109
- 6.2.1 结构自振周期107-108
- 6.2.2 结构振型108-109
- 6.3 结构水平地震作用效应分析109-117
- 6.3.1 反应谱法层位移、层间位移角的分析109-111
- 6.3.2 时程法层位移、层间位移角的分析111-113
- 6.3.3 转换层上、下结构层间位移角比的分析113-114
- 6.3.4 楼层地震剪力分配和传力途径的分析114-116
- 6.3.4.1 层地震剪力115
- 6.3.4.2 转换层上邻近(?)力的分配和传力途径115-116
- 6.3.4.3 转换层下部(?)层(?)的分配和传力途径116
- 6.3.5 转换层、及上一楼层剪力(?)应力的分析116-117
- 6.4 楼板采用不同的有限元模式对(?)转换结构动力特性、地震反应的影响117-122
- 6.4.1 问题的提出117
- 6.4.2 楼板有限元假定对结构(?)振周期的影响117-118
- 6.4.3 楼板有限元假定对结构水平地震作用效应的影响118-122
- 6.4.3.1 三种计算模型层位移、层间位移角的差异118-120
- 6.4.3.2 三种模型楼层地震剪力分配和传力途径的的差异120-122
- 6.5 结论122-124
- 第七章 板式、梁式转换结构弹塑性地震反应对比分析124-139
- 7.1 概述124-125
- 7.1.1 结构弹塑性分析方法(?)124
- 7.1.2 SAP2000n软件的Push-over功能简介124-125
- 7.2 结构模型简化和计算参数确定125-128
- 7.2.1 结构模型的简化125-126
- 7.2.2 计算参数的确定126-128
- 7.3 结构模型Push-over侧推过程分析128-132
- 7.3.1 计算模型塑性铰出现的顺序和规律128-129
- 7.3.2 结构在侧推过程中变形的分析129-131
- 7.3.3 结构在侧推过程中转换层上、下结构竖向构件剪力的分析131-132
- 7.4 结构模型抗震性能的判断分析132-138
- 7.4.1 能力谱法简介132-133
- 7.4.2 计算模型Push-over侧推过程中基底剪力和顶点位移的关系133-134
- 7.4.3 计算模型抗震性能的分析134-138
- 7.5 结论138-139
- 第八章 结论与展望139-142
- 8.1 主要研究工作和成果139-141
- 8.2 相关问题的研究建议141-142
- 参考文献142-145
- 致谢145-146
- 个人简历146
- 在学期间发表的学术论文和科研任务146
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| 【引证文献】 | ||
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| 【参考文献】 | ||
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| 【同被引文献】 | ||
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| 【二级引证文献】 | ||
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| 【二级参考文献】 | ||
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| 【相似文献】 | ||
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