文档介绍：带箱形转换层高层建筑结构抗震设计
带箱形转换层高层建筑结构抗震设计
摘要: 结合某工程实例, 运用有限元软件对带箱形转换层短肢剪力墙高层结构进行反应谱分析, 提出对箱形转换层、短肢剪力墙设计中应该注意的一些问题, 供设计参考。
关键词:高层建筑; 箱形转换层; 短肢剪力墙; 抗震设计
中图分类号:TU97文献标识码: A
1 工程案例
某工程原设计塔楼为2 栋32 层公寓式写字楼, 裙楼5 层, 采用梁式转换框-筒结构, 地下室及裙房施工完毕后因故停建。4 年后业主为适应市场发展的需要, 将塔楼改为2 栋33 层住宅楼。修改设计后塔搂为全剪力墙结构。塔楼剪力墙和裙楼柱网严重错位, 且塔楼平面比裙楼柱网平面尺寸大, 如果仍用转换梁来转换, 转换构件传力路线长、不直接, 而且有挑梁转换, 转换形式不合理, 改用箱形转换。箱形转换层位于第7 层, 层高3 m, 上、下板厚均为300 mm。转换层的结构布置如图1 所示。
图1 结构平面布置图
2 建筑结构建模
运用有限元分析软件ANSYS 建立整体结构模型。墙体采用弹性壳单元shell63, 墙体的厚度可以通过实常数反映。杆采用梁单元beam188。为了节约计算时间和计算机内存, 在有限元网格划分时, , 而楼板单元则根据短肢墙体的位置, 考虑墙板节点耦合后定下单元尺寸, 所以对于楼板单元的尺寸会出现尺寸较大的情况。但因为在结构整体计算时, 楼板刚度对结构的侧向刚度影响较小, 楼板壳单元仅为结构提供质量和部分刚度( 平面内非无限刚) , 所以这种大尺寸的出现不会对计算精度产生太大影响。
3 建筑工程振型分解反应谱分析
对结构进行反应谱分析。该工程地处Ⅱ场地, 建筑设防裂度为6 度, , 地面粗糙度为C 类。设计地震分组为2 组, 查规范得场地特征周期T g 为0. 35 s, 。根据以上条件和模态分析结果, 计算各个控制点所对应的地震影响系数, 再将地震影响系数乘以重力加速度,即得到反应谱分析中所用到的加速度反应谱值,见表1,其中ƒ代表频率,ɑ代表加速度。
表1 加速度频谱关系表
结构计算时各振型以位移为基础进行作用效应组合, 采用SRSS 法计算结构的作用效应。在结构计算时, 将表1 的数值分别作用在结构的X 方向、Y 方向上, 计算出的地震作用效应, 包括节点位移、单元力和层剪力。
图2 给出了X 方向、Y 方向的水平地震作用时, 结构层位移及相应的层间位移角变化曲线。
图2 结构层间位移角图
在X 方向水平地震作用下, 结构整体变形中, X 方向的位移分量占据主要成分, 其他方向的位移分量很小; 同时X 方向的基本振型在参与组合时, 也占据着很大的成分。Y 方向水平地震作用时, 结构Y 方向的变形特点与X 方向相同。
计算出的最大层间位移角远小于弹性层间位移角限值( 1/1 000) 。层间位移角的变化趋势基本同该方向基本振型的变化规律, 转换层上部结构表现出明显的弯剪变形特性。虽然转换层的层间位移和层间位移角数值都很小, 但转换层附近的层间位移角发生一定程度的突变, 转换层成为层间位移角曲线的转折点。在X 方