華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文帶轉(zhuǎn)換層的復(fù)雜高層結(jié)構(gòu)力學(xué)行為與設(shè)計(jì)方法20060509華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要自世紀(jì)年代開始，特別是年代及世紀(jì)初，一批現(xiàn)代高層建筑以全新的面貌呈現(xiàn)在人們面前。業(yè)主和建筑師為在建筑藝術(shù)、建筑造型新穎以及建筑多功能、多用途等方面體現(xiàn)其創(chuàng)新，設(shè)計(jì)了眾多體型復(fù)雜和內(nèi)部空問多變的高層建筑。這些建筑的結(jié)構(gòu)一般都是不規(guī)則的，有些是特別不規(guī)則結(jié)構(gòu)。平面不規(guī)則帶有轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)是一種非常規(guī)的結(jié)構(gòu)形式，由于豎向傳力構(gòu)件不連續(xù)，因此要通過轉(zhuǎn)換層將不落地構(gòu)件傳來的荷載可靠地傳遞給周圍的落地構(gòu)件，在強(qiáng)烈的地震作用的水平剪力，轉(zhuǎn)換構(gòu)件受力復(fù)雜，而平面不規(guī)則使得結(jié)構(gòu)產(chǎn)生過大的偏心而導(dǎo)致產(chǎn)生較大的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，對(duì)于這些方面如果設(shè)計(jì)不當(dāng)，將會(huì)危及結(jié)構(gòu)的本文結(jié)合東龍世紀(jì)花園樓的工程設(shè)計(jì)實(shí)例，采用由中國(guó)建筑科學(xué)研究院編制的高層建筑結(jié)構(gòu)空間有限元分析軟件刪，通過減少剪力墻數(shù)量、改變剪力墻位置、改變剪力墻厚度等多個(gè)結(jié)構(gòu)方案的分析對(duì)比，對(duì)結(jié)構(gòu)的選型和概念設(shè)計(jì)、豎向不規(guī)則高層建筑結(jié)構(gòu)和平面不規(guī)則結(jié)構(gòu)如何提高結(jié)構(gòu)的抗震性能進(jìn)行探用下層間位移角、樓層位移、樓層反應(yīng)力、樓層剪力、結(jié)構(gòu)振型工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中引入了性能設(shè)計(jì)的概念，對(duì)復(fù)雜高層結(jié)構(gòu)采用基于性能設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思想進(jìn)行了嘗試；根據(jù)分析計(jì)算結(jié)果，提出了一些有意義的設(shè)計(jì)本文的：:作旨在通過對(duì)平面不規(guī)則且?guī)Я菏睫D(zhuǎn)換層的框支剪力墻高層建筑結(jié)構(gòu)的參考依據(jù)，并為今后的研究工作打下基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：復(fù)雜高層建筑不規(guī)則結(jié)構(gòu)框支剪力墻轉(zhuǎn)換層性能設(shè),一..露撐.爭(zhēng)，紙,,.肋瑚柚.?血?丘獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。對(duì)本文的研究做出貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均己在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。學(xué)位論文作者簽名匆摯紉吆學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)華中科技大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。保密口，在年解密后適用本授權(quán)書。本論文屬于不保密口/請(qǐng)?jiān)谝陨戏娇騼?nèi)打“√”夯。學(xué)位論文作者簽指導(dǎo)教師簽名：弓劭“佟華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文緒論.問題的提出現(xiàn)代高層建筑向多功能、綜合用途發(fā)展，在同一豎直線上，頂部樓層布置住宅、旅館，中部樓層作為辦公用房，下部樓層作商店、餐飲、文化娛樂設(shè)施。不同用途的樓層，需要大小不同的開間，采用不同的結(jié)構(gòu)形式。從建筑功能上，上部需要小丌間的軸線布置，需要較多的墻體以滿足旅館和住宅的要求；中部辦公用房則需要小的和中等大小的室內(nèi)空間，可以在柱網(wǎng)中布置一定數(shù)自世紀(jì)年代開始，特別是年代及世紀(jì)初，一批現(xiàn)代高層建筑以全新的面貌呈現(xiàn)在人們面前。業(yè)主和建筑師為在建筑藝術(shù)、建筑造型新穎以及建筑多功能、多用途等方面體現(xiàn)其創(chuàng)新，設(shè)計(jì)了眾多體型復(fù)雜和內(nèi)部空間多變的高層建筑。這些建筑的結(jié)構(gòu)一般都是不規(guī)則的，有些是特別不規(guī)則結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)工程師遇到了意想不到的平面不規(guī)則帶有轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)是一種非常規(guī)的結(jié)構(gòu)形式，由于豎向傳力構(gòu)件不連續(xù)，因此要通過轉(zhuǎn)換層將不落地構(gòu)件傳來的荷載可靠地傳遞給周烈的地震作用下，轉(zhuǎn)換層傳遞很大的水平剪力，轉(zhuǎn)換構(gòu)件受力復(fù)得結(jié)構(gòu)產(chǎn)生過大的偏心而導(dǎo)致產(chǎn)生較大的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，對(duì)于這些方會(huì)危及結(jié)構(gòu)的安全。從結(jié)構(gòu)布置的概念上講，上述要求與結(jié)構(gòu)的合理、自然布置趨勢(shì)正好相反。由于高層建筑結(jié)構(gòu)下部樓層受力很大，上部樓層受力較小，正常布置時(shí)應(yīng)該是下部剛度大、常布置與建筑功能之問就產(chǎn)生了矛盾。因此，如何解決平面不規(guī)則剪力墻結(jié)構(gòu)底部直是建筑和結(jié)構(gòu)兩方而都非常關(guān)心的問題。本文結(jié)合工程實(shí)例，通過平面不規(guī)則帶有華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文梁式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)系統(tǒng)地論述了此類結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，為此類結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供可參考的經(jīng).高層建筑結(jié)構(gòu)均勻性高層建筑結(jié)構(gòu)的均勻性主要體現(xiàn)在以下四個(gè)方面。:、高層建筑主體抗側(cè)力結(jié)構(gòu)沿兩個(gè)主軸方向的剛度比較接近、變形特性比較相似。這是因?yàn)閷?shí)際的高層建筑結(jié)構(gòu)都是三維空間，實(shí)際的地震作用、風(fēng)荷載都具有任意的方向性。高層建筑主體抗側(cè)力結(jié)構(gòu)兩個(gè)主軸方向的剛度比較均勻，就是具有比較良好的抗震抗風(fēng)性能。、高層建筑主體抗側(cè)力結(jié)構(gòu)沿豎向斷面、構(gòu)成變化比較均勻、不要突變。這里主要是指主體結(jié)構(gòu)的剪切剛度不要突變。這種均勻性的高層建筑可以避免因薄弱層的破壞而引起的結(jié)構(gòu)整體破壞，尤以強(qiáng)震區(qū)的高層建筑結(jié)構(gòu)特別要注意。、高層建筑主體抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的平面布置，應(yīng)注意同~主軸方向各片抗側(cè)力結(jié)構(gòu)剛度盡量均勻，應(yīng)避免在主體結(jié)構(gòu)布置中某一、二片剛度特別大而延性較差的結(jié)構(gòu)，如長(zhǎng)窄的實(shí)體剪力墻。此時(shí)，即使結(jié)構(gòu)仍滿足對(duì)稱性和剛度的要求，但當(dāng)發(fā)生地震時(shí)，這個(gè)剛度巨大的抗側(cè)力構(gòu)件將首先吸收極大的能量，應(yīng)力特別集破壞，從而引起整體結(jié)構(gòu)的破壞。同一主軸方向的各片抗側(cè)力結(jié)載作用下應(yīng)力分布將比較均勻，有利于結(jié)構(gòu)抗震延性的實(shí)現(xiàn)。、高層建筑主體抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的水平布置還應(yīng)注意中央核心與周邊結(jié)構(gòu)的剛度協(xié)調(diào)均勻，保證主體結(jié)構(gòu)具有較好的抗扭剛度，以避免高層建筑物在地震作用或風(fēng)荷載的作用下產(chǎn)生過大的扭轉(zhuǎn)變形而結(jié)構(gòu)或非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞。這是因?yàn)閷?shí)際的建筑平面變化無窮，特別是相鄰建筑的影響，即使自身對(duì)稱的建筑，風(fēng)荷載仍會(huì)產(chǎn)生較大的扭矩，有時(shí)將超出設(shè)計(jì)控制的范圍。華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文轉(zhuǎn)換層的主要結(jié)構(gòu)形式及特點(diǎn)..轉(zhuǎn)換層的主要結(jié)構(gòu)形式從轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的概念來看，建筑物上部結(jié)構(gòu)與地基間的基礎(chǔ)，廣義上講也是一種轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)。因此，鋼筋混凝土梁式、板式基礎(chǔ)包括柱下條形基礎(chǔ)、交梁基礎(chǔ)、筏形基礎(chǔ)以及箱形基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)形式同樣可作為建筑物上部結(jié)構(gòu)之間的轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)形式。轉(zhuǎn)換層的主要結(jié)構(gòu)形式有：梁一柱體系、桁架體系、空腹桁架、斜桿桁架、混合桁架、墻梁體系等。它們可以是常規(guī)的平面體系，也可以是剛度很大的空間體系、格構(gòu)式體系、筒體體系、箱梁體系等。、底部數(shù)層形成大空間的轉(zhuǎn)換層，底部數(shù)層要求大空間是最常見以有兩種基本做法：轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)跨越底層建筑平面的兩端，把荷載傳到幾個(gè)支撐;點(diǎn)上，這一做法稱為橋式結(jié)構(gòu)；轉(zhuǎn)換層中部支撐在~個(gè)強(qiáng)勁的筒體車場(chǎng)、展覽廳或者城市廣場(chǎng)的一部分。目前在工程中應(yīng)用轉(zhuǎn)換層的主要結(jié)構(gòu)形式式、斜桿桁架式、箱形和板式等。、外部形成大柱網(wǎng)的轉(zhuǎn)換層一般來說，筒中筒結(jié)構(gòu)的內(nèi)筒從上到下不需作什么變化，需要轉(zhuǎn)換的主要是外筒。由于外框筒常常布置~的柱距，為了布置大的入口，要求在底部布置水平轉(zhuǎn)換構(gòu)件轉(zhuǎn)換主要通過轉(zhuǎn)換梁、轉(zhuǎn)換桁架、轉(zhuǎn)換空腹桁架、多梁轉(zhuǎn)換層、合柱以及轉(zhuǎn)換拱等進(jìn)行。..結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的特點(diǎn)、梁式和板式轉(zhuǎn)換層眾多高層建筑采用梁式轉(zhuǎn)換層進(jìn)行結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換，這主要是由于：和傳力途徑清楚的優(yōu)點(diǎn)。轉(zhuǎn)換梁具有受力性能好、工作可靠、構(gòu)造簡(jiǎn)單和構(gòu)計(jì)算也相對(duì)容易。板式轉(zhuǎn)換層一方面給上部結(jié)構(gòu)的布置帶來方的傳力變得不清楚，因而受力也非常復(fù)雜，結(jié)構(gòu)計(jì)算相對(duì)困難，采用有限元計(jì)算時(shí)，計(jì)算結(jié)果繁雜，這給配筋設(shè)計(jì)帶來不便，而且從受力考慮，往往需墻之間配筋加強(qiáng)，相當(dāng)于設(shè)置暗梁，增加了配筋量。一般可達(dá).~.。這樣的厚板一方面重量很大，增大了對(duì)下部垂直構(gòu)件的承載另一方面本層的混凝土用量也很大。轉(zhuǎn)換梁常用截面高度為.?.,只有在跨度較小以及承托的層數(shù)較少時(shí)才采用較小的截面高度.~.,而跨度較大且承托的層數(shù)較多時(shí)，或構(gòu)造條件特殊時(shí)才采用較大的截面高度.一.。震反應(yīng)強(qiáng)烈。不僅板本身受力很大，而且由于沿豎向剛度突然變化，相鄰上、下層受到很大的作用力，容易發(fā)生震害。以往的模型振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)研究表明：厚板的上、下相鄰層結(jié)構(gòu)出現(xiàn)明顯裂縫和混凝土剝落，在豎向荷載和地震力共同作用下，板不僅發(fā)生沖切破壞，而且可能產(chǎn)生剪切破壞，板內(nèi)必須三向配筋。從已設(shè)計(jì)的工程來看，帶有厚板轉(zhuǎn)換層的商住建筑，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工都比較復(fù)雜，材料用量和造價(jià)都較高，而且抗震設(shè)計(jì)上的問題較多，目前還在進(jìn)一步研究，所以采用這種結(jié)構(gòu)形式要慎重對(duì)待。、桁架式轉(zhuǎn)換層轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)：從結(jié)構(gòu)的傳力方式來看，轉(zhuǎn)換桁架具有傳力明確，傳力途徑清楚，但構(gòu)造和施工復(fù)雜。另一方面，轉(zhuǎn)換桁架不僅使開洞與設(shè)置管道具有條件，而且它們的位置與大小都有很大的靈活性，使充分利用該轉(zhuǎn)換層的建筑空間成為可能。經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：從經(jīng)濟(jì)指標(biāo)來看，采用轉(zhuǎn)換桁架其鋼材和混凝土的用量比采用轉(zhuǎn)換梁要經(jīng)濟(jì)?？拐鹦阅埽鸿旒苻D(zhuǎn)換層的節(jié)間采用輕質(zhì)建筑材料填充，有利于減輕結(jié)構(gòu)的白架轉(zhuǎn)換層的高層建筑其質(zhì)量和剛度的突變要比帶轉(zhuǎn)換梁的高層建筑緩和。因此，地震反應(yīng)要比帶轉(zhuǎn)換梁的高層建筑要小得多。華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文、帶轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)帶轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層具有以下特點(diǎn)：轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)構(gòu)件常常承受其上部結(jié)構(gòu)傳下來的巨大豎向荷載或懸掛下部結(jié)構(gòu)的制轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)的主要因素；轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)構(gòu)件通常具有數(shù)倍于上部結(jié)構(gòu)的跨度，轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)構(gòu)件的豎向撓度成為嚴(yán)格控制的目標(biāo)；由于上述特點(diǎn)，為保證轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)構(gòu)件有足夠的強(qiáng)度和剛度，致使轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面尺寸不可避免地高而大：結(jié)構(gòu)中由于設(shè)置了轉(zhuǎn)換層，沿建筑物高度方向剛度的均勻性會(huì)受到很大的破壞，力的傳遞途徑有大的改變，這決定了轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)不能以通常結(jié)構(gòu)來進(jìn)行分析和設(shè).結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計(jì)的基本原則現(xiàn)敏感的薄弱部位，地震能量的耗散僅集中在極少數(shù)薄弱部位，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)過早破壞?，F(xiàn)有抗震設(shè)計(jì)方法的前提之一是假定整個(gè)結(jié)構(gòu)能發(fā)揮耗散地震下才能以多遇地震作用進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算、構(gòu)件設(shè)計(jì)并加以構(gòu)造措施，或采用動(dòng)力時(shí)程分析進(jìn)行驗(yàn)算，試圖達(dá)到罕遇地震作用下結(jié)構(gòu)不倒塌的目標(biāo)“。、結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單性結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單是指結(jié)構(gòu)在地震作用下具有直接和明確的傳力途徑，結(jié)構(gòu)的計(jì)算模型、內(nèi)力和位移分析以及限制薄弱部位出現(xiàn)都易于把握，對(duì)結(jié)構(gòu)抗震性能的估計(jì)也比較可、結(jié)構(gòu)的規(guī)則和均勻性力和傳力途徑華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文的突變，以限制結(jié)構(gòu)在豎向某一樓層或極少數(shù)幾個(gè)樓層出現(xiàn)敏感的薄弱部位。這些部位將產(chǎn)生過大的應(yīng)力集中或過大的變形，容易導(dǎo)致結(jié)構(gòu)過早地倒建筑平面比較規(guī)則，平面內(nèi)結(jié)構(gòu)布置比較均勻，使建筑物分布質(zhì)量產(chǎn)生的地震慣性力能以比較短和直接的途徑傳遞，并使質(zhì)量分布與結(jié)構(gòu)剛度分剛度之間的偏心。建筑平面規(guī)則、結(jié)構(gòu)布置均勻，有利于防止薄弱的子結(jié)構(gòu)過早破壞、倒塌，使地震作用能在各子結(jié)構(gòu)之間重分布，增加結(jié)構(gòu)的贅余度耗散地震能量的作用。、結(jié)構(gòu)的剛度和抗震能力水平地震作用是隨機(jī)的，結(jié)構(gòu)布置應(yīng)使結(jié)構(gòu)能抵抗任意方向的地要求結(jié)構(gòu)沿平面上兩個(gè)主軸方向具有足夠的剛度和抗震能力。結(jié)構(gòu)的抗震能力則是結(jié)構(gòu)承載力及延性的綜合反映。也要注意控制結(jié)構(gòu)變形的增大，過大的變形將會(huì)因△效應(yīng)過大而結(jié)構(gòu)除需要滿足水平方向的剛度和抗震能力外，還應(yīng)具有足夠的抗扭剛度和抵抗扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的能力?，F(xiàn)有抗震設(shè)計(jì)計(jì)算中不考慮地震地面運(yùn)動(dòng)的扭中應(yīng)注意提高結(jié)構(gòu)的抗扭剛度和抵抗扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的能力。、結(jié)構(gòu)的整體性高層建筑結(jié)構(gòu)中，樓蓋對(duì)于結(jié)構(gòu)的整體性起到非常重要的作用。樓蓋相當(dāng)于水平隔板，它不僅聚集和傳遞慣性力到各個(gè)豎向抗側(cè)力子結(jié)構(gòu)，而且要使這些子結(jié)構(gòu)能協(xié)同承受地震作用，特別是當(dāng)豎向抗側(cè)力子結(jié)構(gòu)布置不均勻或布置復(fù)雜或各抗側(cè)力子結(jié)構(gòu)水平變形特征不同時(shí)，整個(gè)結(jié)構(gòu)就要依靠樓蓋使各抗側(cè)力子結(jié)構(gòu)能協(xié)同工作。樓蓋體系最重要的作用是提供足夠的面內(nèi)剛度和抗力，并與豎向各子構(gòu)空曠、平面狹長(zhǎng)或平面凹凸不規(guī)則或樓蓋開大洞口時(shí)，更應(yīng)特別注意。設(shè)計(jì)中不能誤認(rèn)為，在多遇地震作用計(jì)算中考慮了樓板平面內(nèi)彈性變形影響高層建筑基礎(chǔ)的整體性以及基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)的可靠連接是結(jié)構(gòu)整體性的重要保證。華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)..國(guó)內(nèi)外轉(zhuǎn)換層的研究現(xiàn)狀層建筑向著多功能發(fā)展。轉(zhuǎn)換層是高層建筑適應(yīng)城市建設(shè)發(fā)展需要的產(chǎn)物。五蘇聯(lián)、東歐一些學(xué)者提出了柔性底層房屋的方案，也就是上層全框架的結(jié)構(gòu)體系，并認(rèn)為柔性底層有利于隔震，提高整座建筑物建了不少這樣的房屋，這也是首次通過設(shè)置轉(zhuǎn)換層而取得底層大空間的嘗試“。但是，實(shí)踐表明柔性底層房屋并不具有人們所期望的隔震、抗震柱不能承受過大變形，在地震中容易破壞而使整座建筑物倒塌。例如在年前南斯拉夫斯可比耶地震中，這類房屋倒塌或嚴(yán)重破壞；年羅馬尼亞布許多這樣的建筑物由于底層柱破壞而倒塌；年月前蘇聯(lián)亞美尼亞地震中又總結(jié)我國(guó)在這方面的研究以及實(shí)際工程的應(yīng)用始于世紀(jì)年代中期，年首先在上海天目路建成了層住宅上部剪力墻，下層部分改為框架，并對(duì)其進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)力實(shí)測(cè)、光彈性試驗(yàn)、鋼筋混凝土模型試驗(yàn)及框支剪力墻有限元分析等一系列研波的擬動(dòng)力試驗(yàn)，并在大連建成了一幢層的友好廣場(chǎng)住宅；~年，中國(guó)建筑科學(xué)研究院結(jié)構(gòu)研究所進(jìn)行了一幢層底部大空間上為魚骨式剪力墻模型：的擬動(dòng)力試驗(yàn)研究、~年，還進(jìn)行了一棟層大底盤大空間有機(jī)玻璃模型的型的振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)研究。這些研究為底部大空間剪力墻結(jié)構(gòu)的整體剛度和樓層相對(duì)剛度的選擇和控制，提供了試驗(yàn)和理論上的技術(shù)依據(jù)。對(duì)框支剪力墻結(jié)構(gòu)中框支梁的研究，國(guó)內(nèi)目前主要進(jìn)行了有限元分析研究以及一些工程實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。通過這些研究和總結(jié)，對(duì)轉(zhuǎn)換梁的受力特征有了較為全面的認(rèn)識(shí)，獲得了可靠的設(shè)計(jì)依據(jù)，已作為一種特殊的結(jié)構(gòu)體系反映華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文從上世紀(jì)年代中期，國(guó)內(nèi)開始嘗試使用底層大開間剪力墻結(jié)構(gòu)即到現(xiàn)在短短的三十年時(shí)間，梁式轉(zhuǎn)換層的工程應(yīng)用發(fā)展很快。目轉(zhuǎn)換層具有傳力直接、明確和傳力途徑清楚的優(yōu)點(diǎn)。轉(zhuǎn)換梁具有受力性能好、工作可靠、構(gòu)造簡(jiǎn)單和施工方便的優(yōu)點(diǎn)，結(jié)構(gòu)計(jì)算也相對(duì)容易，因此，工程實(shí)踐中應(yīng)用較多。對(duì)國(guó)內(nèi)、外棟帶轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)的調(diào)查表明，采用梁式結(jié)構(gòu)的有棟，約占%。但為保證轉(zhuǎn)換層有足夠的強(qiáng)度和剛度，轉(zhuǎn)換梁的截面尺寸往往很大，由有可能使轉(zhuǎn)換梁與框支柱形成的框架出現(xiàn)“強(qiáng)梁弱柱”的現(xiàn)象，對(duì)結(jié)構(gòu)的抗震不利；另一方面也或多或少會(huì)影響該層的使用空間。目前對(duì)下部數(shù)層大開間，上部為小開間，中間帶有轉(zhuǎn)換層的高層建筑僅有理論分析和工程實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)總試驗(yàn)研究。另外，由于設(shè)置了轉(zhuǎn)換層沿建筑物高度方向結(jié)構(gòu)剛度的均勻性會(huì)受到很大的破壞，力的傳遞途徑有很大的改變，這就決定了轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)不能以通常結(jié)構(gòu)淶進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)。對(duì)轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性和抗震性能，目前還不是如何進(jìn)行水平地震作用下帶轉(zhuǎn)換層高層建筑結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)和地震作用計(jì)算有待進(jìn)一步研究。因此，近年來東南大學(xué)等結(jié)合實(shí)際工程對(duì)具有轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)包括梁式轉(zhuǎn)換層、桁架式轉(zhuǎn)換層、板式轉(zhuǎn)換層及巨型框架結(jié)構(gòu)等進(jìn)行了靜力試驗(yàn)、擬動(dòng)力試驗(yàn)和振動(dòng)臺(tái)的試驗(yàn)研究，得到了很多有益的建議，為實(shí)際工程設(shè)計(jì)和施工提供了科學(xué)的依..幾種轉(zhuǎn)換層的發(fā)展趨勢(shì)帶轉(zhuǎn)換層高層建筑結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面":、鋼骨混凝土轉(zhuǎn)換層的應(yīng)用由于建筑朝著高層和超高層形式發(fā)展，相應(yīng)轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)中轉(zhuǎn)換構(gòu)件承托的層數(shù)也增多，同時(shí)，又由于建筑上對(duì)層高及空間的種種要求和限制，這使得工程應(yīng)用中鋼骨混凝土材料的引入勢(shì)在必行。鋼骨混凝士梁不僅承載力高，剛度好，可大大減小截面尺寸，且塑性、耐久性和華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文抗震性能也優(yōu)于鋼筋混凝土梁。此外，鋼骨混凝土梁在施工階段、預(yù)應(yīng)力混凝土轉(zhuǎn)換層的應(yīng)用采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)可帶來許多結(jié)構(gòu)和施工上的優(yōu)點(diǎn)，如減小截面尺寸、控制裂縫和撓度，控制施工階段的裂縫及減輕支撐負(fù)擔(dān)等等。因此，預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)非常適合于建造承重荷載的大跨度轉(zhuǎn)換層，且有自重輕，節(jié)省鋼材和混凝土。隨著我國(guó)預(yù)應(yīng)力技術(shù)的發(fā)展，預(yù)應(yīng)力材料及施工費(fèi)用不斷下降，即使用材料等強(qiáng)代換的概念從經(jīng)濟(jì)上來比較預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，許多情況下后者并、轉(zhuǎn)換梁受力性能的改善轉(zhuǎn)換梁的截面尺寸通常是由其受剪承載力來控制，截面尺寸往往較大。從工程實(shí)踐看，鋼筋混凝土轉(zhuǎn)換梁常用截面高度為.~.;只有及承托層數(shù)較少時(shí)才采用較小的截面高度.~.;而跨度較大且承托層數(shù)較多時(shí)，或構(gòu)造條件特殊時(shí)才采用較大的截面高度.一.。由于梁很強(qiáng)，處理不好有可能使轉(zhuǎn)換梁與框支方面采用轉(zhuǎn)換梁也多少會(huì)影響該層的使用空間；對(duì)外筒的轉(zhuǎn)換，采用轉(zhuǎn)換梁會(huì)對(duì)該層的通風(fēng)、采用等不求新的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)形式，以改善轉(zhuǎn)換粱受力性能。斜向支撐的應(yīng)用：托柱形式轉(zhuǎn)換層由于直接承托跨中上部柱傳遞當(dāng)轉(zhuǎn)換梁跨度很大且承托層數(shù)較多時(shí)，由柱傳遞下來的荷載將會(huì)支托的柱上荷載在傳給轉(zhuǎn)換梁之前，預(yù)先卸去部分給兩邊落地的豎向框架柱，可在轉(zhuǎn)換梁上部框架中布置一定數(shù)量的斜腹桿，使轉(zhuǎn)換梁上相當(dāng)一部分垂直荷載改變傳力傳力的作用。豎向傳力的多道轉(zhuǎn)換：為了避免一個(gè)轉(zhuǎn)換梁承托上部所有各層荷換梁截面尺寸過大、施工非常困難的情況，另一行之有效的方法使一層轉(zhuǎn)換梁承托上部所有層變成多道轉(zhuǎn)換梁分別承托幾層或梁上承受的荷載。華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文轉(zhuǎn)換梁加腋的應(yīng)用：實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，轉(zhuǎn)換梁的截面尺寸往往是由其受剪承載力如果能設(shè)法增強(qiáng)轉(zhuǎn)換梁的支座區(qū)段的抗剪承載力梁在支座區(qū)段的剪力較大，就可以有效地降低其截面尺寸。轉(zhuǎn)換梁的加腋就是基于這一想法而提出的。當(dāng)然，考慮與上部剪力墻共同工作，由于轉(zhuǎn)換梁截面尺寸減小，使其承受的荷載相應(yīng)減小，帶來的問題是上部墻體承受的荷載相應(yīng)增加，設(shè)計(jì)時(shí)需要予以加強(qiáng)。、新型轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的應(yīng)用由多個(gè)單層桁架空腹桁架、混合空腹桁架等疊合組成的結(jié)構(gòu)稱為“疊層桁架結(jié)構(gòu)"。分析表明：?jiǎn)螌予旒馨崭硅旒?、混合空腹桁架、斜枰桁架等或疊層桁架的工作機(jī)制是由多根截面尺寸較大的弦桿梁共同承擔(dān)上部豎向荷載的工作機(jī)制，設(shè)置斜腹桿改變了豎向荷載的傳力方向和位置，起卸載作用，類似于拱傳力。因此，單層或疊層桁架的工作機(jī)理與上述兩種改善托柱形式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)中轉(zhuǎn)換梁受力的方案是相類似的，將單層或疊層桁架替代轉(zhuǎn)換梁作為轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)將是一種可行的結(jié)構(gòu)方案。下弦桿的軸向拉力進(jìn)一步增大，采用普通鋼筋混凝土不能滿足轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)抗裂要求時(shí)，一般可以考慮下弦桿采用預(yù)應(yīng)力混凝土，形成預(yù)應(yīng)力混凝土桁架、傳統(tǒng)抗側(cè)力結(jié)構(gòu)形式的改善框架結(jié)構(gòu)和框架一剪力墻結(jié)構(gòu)是傳統(tǒng)的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)形式，已廣泛地被應(yīng)用于高層建筑中，但這些傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式不能滿足現(xiàn)代高層建筑多功能、綜合用途的建筑空間要求，尋求新的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)形式便成為工程設(shè)計(jì)人員所關(guān)注的問傳統(tǒng)的框架體系僅適用于頂層到底層使用性質(zhì)大體相同的樓層。若建筑物各樓層的使用功能有較大變化，某些樓層要求有較大的無柱空間時(shí)，就需要采用新的結(jié)構(gòu)體系。大尺度的框架結(jié)構(gòu)或稱巨型框架結(jié)構(gòu)體系是一種與框架不同種結(jié)構(gòu)體系將其中的框架部分設(shè)計(jì)成主框架和次框架。主框架是每隔~層設(shè)置一根大截面框架梁，每隔~個(gè)開間設(shè)置一根大截面框架柱。主框架大梁之間的幾個(gè)樓層，則另設(shè)置柱網(wǎng)較小的次框架。次框架僅負(fù)擔(dān)這幾個(gè)樓層的豎向荷載，并將它傳給主框架大梁，而這些樓層的水平荷載則通過各層樓蓋直接傳到框架柱截面可以做得很華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文小，有利于樓面的合理使用。主框架各大梁之間的各個(gè)次框架是網(wǎng)的形式和尺寸均可互不相同，某些樓層也可以按照使用空間的擴(kuò)大柱網(wǎng)。小框架的柱子甚至可以全部在其頂層樓蓋處終止，從而形成一個(gè)擴(kuò)大到整個(gè)樓面的無柱大空間，用作大會(huì)議室或展覽廳。錯(cuò)列墻梁桁架體系是另一種與傳統(tǒng)框架不同的結(jié)構(gòu)體系，它是由一系列與樓層等高的墻梁或桁架組成，墻梁或桁架橫跨在兩排外柱之間。采用這種結(jié)構(gòu)體系能為建筑平面布置提供寬大的無柱面積，使樓面的使用更加靈活。在建筑平面上只有橫向上的外柱而沒有內(nèi)柱。墻梁或桁架的排列可以有規(guī)則地一方面所需要的更大空間。傳統(tǒng)的框架一剪力墻結(jié)構(gòu)由于剪力墻沿建筑物高度方向是連續(xù)高層建筑所需要大跨度、大開間的建筑功能的要求，同時(shí)剪力墻基礎(chǔ)設(shè)計(jì)不利。錯(cuò)列剪力墻體系是一種與傳統(tǒng)框架一剪力墻不同列與樓層等高和開間等寬的墻板沿框架高度錯(cuò)列布置，這種結(jié)構(gòu)體系可使整個(gè)建筑體系成為幾乎對(duì)稱均質(zhì)。分析表明，與相同條件的傳統(tǒng)框架一剪力合理的規(guī)律錯(cuò)列布置的錯(cuò)列剪力墻結(jié)構(gòu)可提供結(jié)構(gòu)的剛度和大大地降低剪力墻的底部彎矩，這對(duì)剪力墻的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)是有益的，同時(shí)能滿足現(xiàn)代高層建筑所需要大跨度、大開間的建筑功能的要求。.本文主要研究?jī)?nèi)容平面不規(guī)則帶轉(zhuǎn)換層的框支剪力墻高層建筑結(jié)構(gòu)屬于復(fù)雜結(jié)構(gòu)。本文結(jié)合工程實(shí)例，通過結(jié)構(gòu)方案對(duì)比分析、結(jié)構(gòu)的整體有限元分析、平面不規(guī)層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)具有的結(jié)構(gòu)概念，總結(jié)平面不規(guī)則框支剪力墻梁式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的工作特性與規(guī)律。進(jìn)行東龍世紀(jì)花園樓轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)方案的分析探討，并根據(jù)分析研究簡(jiǎn)短、合理的傳力途徑；滿足建筑的開問、進(jìn)深、層高、平面關(guān)系和體型等要求；除選擇合理的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系外，還從平面和立面的變化方面考慮有利于減少結(jié)構(gòu)的側(cè)移，提高結(jié)構(gòu)的總?cè)A中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文體剛度；并考慮施工上技術(shù)先進(jìn)、提高工業(yè)化的程度，便于施工。本文希望通過對(duì)實(shí)例的分析，進(jìn)一步了解平面不規(guī)則帶轉(zhuǎn)換層框支剪力墻高層建筑同類結(jié)構(gòu)體系的抗震設(shè)計(jì)和構(gòu)造加強(qiáng)設(shè)計(jì)提供參考，以確保結(jié)構(gòu)具有良好的抗震性能。本文主要包括以下內(nèi)容：、綜述高層建筑結(jié)構(gòu)均勻性的體現(xiàn)及目前常用轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的形式換層結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢(shì)與研究現(xiàn)狀；的建筑在確定結(jié)構(gòu)方案時(shí)應(yīng)考慮的主要因素；、通過改變剪力墻數(shù)量、位置、厚度和形狀等多種因素而形成的相應(yīng)結(jié)構(gòu)方案的分析對(duì)比，研究層問位移角、樓層位移、結(jié)構(gòu)振型和樓層反應(yīng)力等隨這些影響因素而變化的規(guī)律；、系統(tǒng)地論述平面不規(guī)則結(jié)構(gòu)的判別和控制，結(jié)合工程實(shí)例進(jìn)行如何提高結(jié)構(gòu)的抗震性能；、對(duì)全文的研究工作進(jìn)行總結(jié)，并對(duì)該領(lǐng)域尚應(yīng)進(jìn)一步研究的問題進(jìn)行探討。華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文帶梁式轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的整體有限元分析方法.高層建筑結(jié)構(gòu)選型的主要影響因素隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)、系統(tǒng)工程、運(yùn)籌學(xué)、信息論、知識(shí)工程等學(xué)科合性的結(jié)構(gòu)工程正不斷受到它們的滲透和影響而向多元化方向統(tǒng)觀念開始不斷深入人心。高層建筑事實(shí)上是一個(gè)復(fù)雜的大系統(tǒng)，其復(fù)雜性主要表現(xiàn)在環(huán)境作用的不確定性、功能的多樣性、局部耦聯(lián)性和非線性。這里的環(huán)境是廣義的，它既包括自然環(huán)境如地震、火災(zāi)、場(chǎng)地、風(fēng)場(chǎng)以及溫度場(chǎng)等，也包括社會(huì)環(huán)境經(jīng)濟(jì)規(guī)律、審美要求等。如何使設(shè)計(jì)出的高層建筑能最大限度地滿足所有環(huán)境場(chǎng)的綜合要求，尋求到設(shè)計(jì)的“滿意解”,是工程設(shè)計(jì)理論工作者面臨的艱巨任務(wù)之一。一般說來，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以概括為結(jié)構(gòu)選型、結(jié)構(gòu)整體設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)等三個(gè)階段。任何階段上不明智的決策都將導(dǎo)致建造上的困難和成本的增加，甚至是不滿足規(guī)范要求的結(jié)構(gòu)選型不單純是結(jié)構(gòu)問題，而是一個(gè)綜合性的科學(xué)問題，是一個(gè)多目標(biāo)的有著許多不確定影響因素的綜合決策問題，具有強(qiáng)烈的軟科學(xué)色彩，它需要充分利用專家的經(jīng)驗(yàn)。結(jié)構(gòu)選型是一項(xiàng)橫跨多門學(xué)科的前沿性研究課題，目前國(guó)內(nèi)外對(duì)此剛剛開始注重研究。對(duì)于千差萬別的建筑方案，除了對(duì)建筑美學(xué)等的考慮、環(huán)境條件。主要包括設(shè)防烈度、場(chǎng)地條件、基本風(fēng)壓等；、建筑方案特征。主要包括方案建筑的高度、高寬比、長(zhǎng)寬比以中建筑體型包括平面體型和立體體型；、建筑使用功能要求。高層建筑的使用功能大體上可分為住宅、辦公樓、旅館和綜合樓等。某種功能的建筑可能只有某幾種結(jié)構(gòu)型式和它相匹可以使整個(gè)建筑更早地投入使用，取得經(jīng)營(yíng)收入，同時(shí)還可以縮短貸款建設(shè)的還貸時(shí)間，從而減少華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文還貸利息；、材料供應(yīng)狀況；、設(shè)計(jì)、施工水平；、結(jié)構(gòu)抗災(zāi)水平和可維護(hù)性。.結(jié)構(gòu)分析的基本方法工程結(jié)構(gòu)分析大致經(jīng)歷了三個(gè)階段：靜力分析階段、擬動(dòng)力分析階段和動(dòng)力分析階段。相應(yīng)結(jié)構(gòu)分析有三種方法：靜力法、反應(yīng)譜法、直接動(dòng)力上世紀(jì)初期，日本地震學(xué)家提出震度法”“?來考慮地震作用對(duì)結(jié)了地震作用無法計(jì)算的歷史。震度法也稱靜力法，假設(shè)結(jié)構(gòu)為剛度均等同地面運(yùn)動(dòng)加速度，對(duì)由此產(chǎn)生的地震作用最大值按靜力形式施加于結(jié)構(gòu)上進(jìn)行受力分析。它忽略了結(jié)構(gòu)的變形特征，沒有考慮結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特汰。本節(jié)只對(duì)反應(yīng)譜法和時(shí)程分析法進(jìn)行概述。..反應(yīng)譜法上世紀(jì)年代以后，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，在取得了較多的強(qiáng)震記錄的基礎(chǔ)上，產(chǎn)生了反應(yīng)譜理論。反應(yīng)譜是指單自由度體系最大地震反應(yīng)與結(jié)構(gòu)體系自振周期的關(guān)反應(yīng)譜理論取消了靜力法中剛體平移振動(dòng)的假設(shè)，考慮了地震作用與結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的關(guān)系。通過反應(yīng)譜，可以將地震作用等效為一定分布形式的靜力作用在結(jié)構(gòu)上。同靜力法相比，反應(yīng)譜法更真實(shí)地反映了結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性。經(jīng)過實(shí)踐證明，應(yīng)用反應(yīng)譜理論對(duì)大部分建筑物的抗震分析結(jié)果均可滿足工程設(shè)計(jì)的精度要求，且使用簡(jiǎn)便。方法包括底部剪力反應(yīng)譜法和振型分解反應(yīng)譜法"?。底部剪力反應(yīng)譜法認(rèn)為，結(jié)構(gòu)底部地震剪力與等效的單質(zhì)點(diǎn)體系的水平地震作用華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文相等，由此確定結(jié)構(gòu)總水平地震作用及其沿高度分布，各層重力荷載代表值集中在樓蓋處，在結(jié)構(gòu)的每個(gè)主軸方向可僅考慮一個(gè)自由度。即：如岸×口×啊盯×一?式中??地震系數(shù)，是地面運(yùn)動(dòng)加速度最大絕對(duì)值與重力加速度的||??動(dòng)力系數(shù)，是單自由度彈性體系在地震作用下加速度反應(yīng)最大絕對(duì)值與地面加速度最大絕對(duì)值之比，我國(guó)口.;??地震影響系數(shù)。根據(jù)抗震設(shè)防烈度和設(shè)計(jì)基本地震加速度的不同，地震影響系之變化。表.給出了相應(yīng)于小、中、大震各自對(duì)應(yīng)的地震影響系數(shù)。抗震設(shè)防烈度度度設(shè)計(jì)基本加速度小震多遇地震中震設(shè)防地震.....值大震罕遇地震振型分解反應(yīng)譜法是利用振型分解的概念，在彈性狀態(tài)下把多自由度體系分解成為若干個(gè)單自由度體系振動(dòng)的組合，求出各單自由度體系的最大地震反映，然后按照適當(dāng)?shù)慕M合規(guī)則組合或組合進(jìn)行組合，從而得出整個(gè)多自由度體最大地震反應(yīng)。振型分解反應(yīng)譜法可以考慮結(jié)構(gòu)存在偏心時(shí)的扭已成為世界各國(guó)規(guī)范中給出的一種水平地震作用計(jì)算方法。由于反應(yīng)譜法基于彈性假設(shè)，采用疊加原理，屬于等效靜力方法，因此其使用范圍具有一定的局限性。反應(yīng)譜方法的優(yōu)點(diǎn)在于：、采用擬動(dòng)力方法計(jì)算地震反應(yīng)，考慮了地面運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)弱、震中距的遠(yuǎn)近、場(chǎng)地土性質(zhì)及結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性對(duì)地震作用的影響，使得所求到的地震作用具有一定的代表性；、計(jì)算模式用于設(shè)計(jì)比較方便，求得等效地震作用按靜力方法進(jìn)的內(nèi)力能夠代表在地震作用下的不利內(nèi)力，據(jù)此設(shè)計(jì)的截面可以滿足抗震設(shè)防要求。反應(yīng)譜方法的缺陷在于：、設(shè)計(jì)反應(yīng)譜主要依據(jù)設(shè)計(jì)地震的加速度反應(yīng)譜，不能考慮地面運(yùn)動(dòng)速度和持時(shí)震所造成的危害更大，尤其是對(duì)于較長(zhǎng)周期的建筑物，這一影響更為明顯。反應(yīng)譜方法體現(xiàn)不出這一影響。、設(shè)計(jì)反應(yīng)譜是根據(jù)彈性結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)繪制的，未能考慮結(jié)構(gòu)的塑性變形的影響。由于地震作用和建筑物本身的動(dòng)力特性、振型變化有著密切的關(guān)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的水平作用的大小和分布隨之發(fā)生變化。即使引入延性影響系數(shù)，也只能籠統(tǒng)地給出結(jié)構(gòu)進(jìn)入非線形狀態(tài)的整體最大地震反應(yīng)，不能給出地震過程中各構(gòu)件進(jìn)入彈塑性變形階段的內(nèi)力和變形狀態(tài)，無法找出結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)。,.時(shí)程分析法時(shí)程分析法是在靜力法和反應(yīng)譜法之后發(fā)展起來的，是一種動(dòng)力分析方法。它需要一個(gè)或者多個(gè)加速度譜線來模擬設(shè)計(jì)地震，然后對(duì)結(jié)構(gòu)物的運(yùn)動(dòng)微分方程在時(shí)域中進(jìn)行逐步積分求解。根據(jù)時(shí)程分析可得到各質(zhì)點(diǎn)隨時(shí)間變化的位移、速度和加速度等的動(dòng)力反應(yīng)，并進(jìn)而可計(jì)算出構(gòu)件內(nèi)力的時(shí)程變化關(guān)系。由于此法的特點(diǎn)是直接求解結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方程，故此又稱直接動(dòng)力分析法。直接動(dòng)力分析包括動(dòng)力時(shí)程分析法和隨機(jī)振動(dòng)分析法。時(shí)程分析法中又分為兩部分：多遇地震作用下的彈性動(dòng)力時(shí)程分析和罕遇地震作用下的彈塑性時(shí)程分析。任一多自由度體系在遭遇地震作用時(shí)的運(yùn)動(dòng)方程為：彩驢甌式中。一地震地面運(yùn)動(dòng)加速度向量，即輸入地震波；??質(zhì)量矩陣；療一加速度向量列陣：??阻尼矩陣；哪??速度向量列陣；一位移向量列陣。由于記錄的地震加速度波是一個(gè)復(fù)雜的時(shí)間函數(shù)，方程的求解要利用逐步積分的數(shù)值方法來進(jìn)行計(jì)算。將地震作用時(shí)問劃分成若干微小的時(shí)間段，相隔△,于是上述基本運(yùn)動(dòng)方程可以寫為增量形式：△△驢“】△△;求解式?方程，除了選用較好的數(shù)值積分方法以外，還必須確定結(jié)構(gòu)的力學(xué)模型計(jì)算簡(jiǎn)圖、選擇能夠代表地震特性的地震波以及選擇合適的數(shù)值方程解法。彈性時(shí)程分析可以采用同反應(yīng)譜相同的計(jì)算模型，計(jì)算可以在反應(yīng)譜分析建立的側(cè)移剛度矩陣、質(zhì)量矩陣的基礎(chǔ)上進(jìn)行，不必重新輸入結(jié)構(gòu)的基本參數(shù)。時(shí)程分析法的產(chǎn)生己將抗震計(jì)算理論由等效靜力分析進(jìn)入到了直接動(dòng)力分析，是一種飛躍。更真實(shí)地描述了結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)，校正與補(bǔ)充反應(yīng)譜法分析的誤差與不足。和反應(yīng)譜法相比，時(shí)程分析法取得的主要進(jìn)展是：、時(shí)程分析比較全面地反應(yīng)了地震動(dòng)強(qiáng)度、頻譜特征和持續(xù)時(shí)間三要素的影響；、時(shí)程分析直接考慮了構(gòu)件與結(jié)構(gòu)的彈塑性特性，可以找出結(jié)構(gòu)制罕遇地震作用下結(jié)構(gòu)的彈塑性反應(yīng)，防止房屋倒塌的產(chǎn)生；、時(shí)程分析法可給出結(jié)構(gòu)隨時(shí)間變化的反應(yīng)時(shí)程曲線、找出各構(gòu)件出現(xiàn)塑性鉸的這里需要明確，時(shí)程分析法是一個(gè)研究工具，它是用來調(diào)查結(jié)構(gòu)在地震作用下普遍的而不是特定的反應(yīng)。由于地震作用的不確定性，以及我們對(duì)地震特點(diǎn)以及結(jié)構(gòu)特性所作的假設(shè)，使得地震反應(yīng)預(yù)測(cè)帶有很大的不確定性，時(shí)程分析的結(jié)果并不能說是對(duì)結(jié)構(gòu)在遭遇可能地震作用時(shí)，結(jié)構(gòu)動(dòng)力反應(yīng)的準(zhǔn)確估計(jì)，同靜力法和反應(yīng)譜法一樣，它也是粗略的。它的重要價(jià)值是對(duì)重要結(jié)構(gòu)的反應(yīng)進(jìn)行校核，檢驗(yàn)結(jié)構(gòu)是否能夠在遭遇可能地震時(shí)，按照設(shè)計(jì)師預(yù)想的可能塑性變形方式乍出反應(yīng)，達(dá)到預(yù)期的抗震減災(zāi)的目的“”。華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文..模型振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)建筑科學(xué)也是一門試驗(yàn)科學(xué)，不管當(dāng)今的力學(xué)計(jì)算水平如何發(fā)展，畢竟也只是人們對(duì)所分析的對(duì)象的簡(jiǎn)化模型進(jìn)行近似分析，試驗(yàn)技術(shù)仍然是工程設(shè)計(jì)中不可缺少的輔助工具。特別是當(dāng)結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜、現(xiàn)有計(jì)算理論又無法圓滿解能借助模型振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)，直接對(duì)模型結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)及破壞形態(tài)進(jìn)行觀察。""。.結(jié)構(gòu)分析模型..計(jì)算模型三維空間結(jié)構(gòu)的分析一般主要基于以下假定：、線彈性假定：假定結(jié)構(gòu)處于小變形、彈性范圍；、樓板在自身平面內(nèi)剛度無限大，平面外剛度忽略不計(jì)；、考慮結(jié)構(gòu)整體協(xié)調(diào)工作，考慮墻柱豎向變形的影響；本文進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析時(shí)采用中國(guó)建筑科學(xué)研究院開發(fā)的三維空間結(jié)構(gòu)有限元分析軟殼元理論為基礎(chǔ)，構(gòu)造出的墻元模型來模擬剪力墻進(jìn)行計(jì)算分析，墻元不僅具有墻平面內(nèi)的剛度，也具有平面外剛度，可以較好地模擬工程中剪力墻的實(shí)際受力狀態(tài)。可以考慮多、高層建筑中多塔、錯(cuò)層、轉(zhuǎn)換層及樓板局部開大洞等特殊結(jié)和彈性樓板自動(dòng)劃分的功能。..計(jì)算模型的特別處理、層剛度比樓層剛度是指使結(jié)構(gòu)樓層產(chǎn)生單位層問水平位移所需要施加的常用的簡(jiǎn)化方法有以下兩種：按樓層抗剪剛度來估算樓層側(cè)向剛問位移的比值來計(jì)算樓層側(cè)向剛度。對(duì)于框架結(jié)構(gòu)，層抗剪剛度筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》?以下簡(jiǎn)稱《抗震規(guī)范》中推薦使用第二種方華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文法。在棚中，層剛度比的計(jì)算是考慮剪切、彎曲變形的剪彎剛度合理。、彈性樓板御州程序中可以考慮樓板的變形，即可以設(shè)定彈性樓板。彈性樓分別為“彈性樓板”和“彈性樓板”:彈性樓板：假定樓板平面內(nèi)無限剛，程序僅真實(shí)地計(jì)算樓板平面彈性樓板：程序真實(shí)地計(jì)算樓板平面內(nèi)和平面外的剛度。、振型數(shù)取值合理性判斷對(duì)于剛度不均勻的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，尤其是多塔結(jié)構(gòu)以及帶轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)在考慮扭轉(zhuǎn)耦連計(jì)算時(shí)，很難確定應(yīng)該取多少個(gè)振型計(jì)算地震力，若計(jì)算振型數(shù)給少國(guó)外軟件算出方向和方向的振型有效質(zhì)量，通過振型有效質(zhì)量的大小來判斷所給定的是否已足夠。程序給出的有效質(zhì)量系數(shù)百分?jǐn)?shù)越大，表明對(duì)計(jì)算地震力有貢獻(xiàn)的質(zhì)量越多，未計(jì)算出來的地震力越少。計(jì)算經(jīng)驗(yàn)表明，若有效質(zhì)量系數(shù)小于%,則說明用戶給定的計(jì)算振型數(shù)不、模擬旎工加載由于高層建筑結(jié)構(gòu)施工周期長(zhǎng)，其豎向載荷逐層增加，銣剛中采用模擬施工加載的方式進(jìn)行考慮。模擬施工加載可以較好地模擬在鋼筋混凝土層加載，逐層找平的過程，在一定程度可以考慮基礎(chǔ)的不均勻沉降對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)力的影響，使基礎(chǔ)的受力更為均勻、合理。.設(shè)計(jì)階段結(jié)構(gòu)整體分析對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體分析，是了解結(jié)構(gòu)在地震作用下動(dòng)力特性、判斷結(jié)構(gòu)的變形是否滿足抗震設(shè)防要求以及進(jìn)行構(gòu)件截面設(shè)計(jì)所必須的。我國(guó)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范采用二階段三水準(zhǔn)的抗震設(shè)計(jì)方法，要求“小華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文修，大震不倒”的抗震設(shè)防目標(biāo)。、?。即要求“在遭遇低于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的多遇地震年超越概率.%,即小震影響時(shí)，一般不受損壞或不需修理可當(dāng)遭遇相當(dāng)于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的地震年超越概率%,即中震能損壞，經(jīng)一般修理或不需修理仍可繼續(xù)使用，當(dāng)遭受高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度預(yù)估的罕遇地震年超越概率%,即大震影響時(shí)，不致倒塌或發(fā)生危及生命的嚴(yán)重破壞”。這就要求在設(shè)計(jì)時(shí)按照多遇地震的地震動(dòng)參數(shù)進(jìn)行結(jié)果算小震作用下結(jié)構(gòu)的層間彈性位移，保證在此類地震作用下，建