Ⅱ类场地带拱式转换层结构的弹塑性时程分析

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【摘要】拱式转换层是一种新型的转换层结构形式，本文对拱式转换层结构在Ⅱ类场地进行了动力弹塑性时程分析，结果表明7度设防时应该采用下列加强措施：即底层柱承载能力增大系数为1.9，转换层相邻上部柱承载力增大系数为1.25，转换层下弦杆跨中抗弯承载力增大系数为3.5。

【关键词】拱；转换层；时程分析；动力；弹塑性

1、前言

本文在已有的研究基础上，对拱式转换层结构进行动力弹塑性时程分析，进一步比较及验证结论的可靠性。文献[1]采用Ⅰ类场地的北京迁安波，Ⅱ类场地的Taft波，Ⅲ类场地的Elcentro波，Ⅳ类场地的宁河天津波等四种地震波作用，对结构进行了分析，表明该结构应按下列原则加强：

7度（0.15g）抗震设防时，为保证带拱式转换层高层结构合理的抗震性能，满足“大震不倒”的要求，应对结构进行适当加强，即：即底层柱承载能力增大系数为1.9（Ⅱ类场地）；转换层相邻上部柱承载力增大系数为1.25，转换层下弦杆跨中抗弯承载力增大系数为3.5。

本文在上述分析的基础上，选用TH4TG035（Ⅱ类场地）地震波作用，对带拱式转换层结构进行动力弹塑性时程分析，验证上述分析结论。

2、结构概况

本文在已有研究基础上采用PKPM建立模型，对结构进行罕遇地震作用下的弹塑性时程分析。

该结构层数为12层，转换层位于第二层，底层层高为4.6m，第二层（转换层本层）层高为3.6m，其余层高为3.6m，高度为41.2m。底层柱截面尺寸为800x800，其余层均为600x600；转换层上弦杆截面尺寸为600x1300，下弦杆截面尺寸为600x1000，斜腹杆为600x1300，竖腹杆为600x600；梁截面尺寸均为300x600；转换层本层楼板厚为180，其余楼层板厚均为100。1～3层混凝土强度等级为C50其余层混凝土强度等级均为C40。梁柱纵筋均采用HRB400；箍筋均为HPB235；下弦杆采用钢绞线为预应力筋。

每层楼面恒荷载均取10KN/m2，活荷载均取2KN/m2。抗震设防烈度为7度，设计地震分组为第一组，基本地震加速度为0.15g，抗震等级为二级。配筋计算采用SATWE计算。

根据本文前言中所述，应对结构进行加强，采用MATLAB编程进行计算得出底部柱和转换层相邻上部柱的承载能力增大系数与纵筋配筋增大系数的对应关系，详见表2-1

表中λs1、λs3分别为转换层底部柱和转换层相邻上部柱纵筋的配筋增大系数

本文选取地震波TH4TG035（Ⅱ类场地），在7度（0.15g）设防烈度作用下，分析该结构在加强前后的动力抗震性能。

3.计算结果分析

采用EPDA程序进行罕遇地震作用下的弹塑性动力时程分析。材料强度均采用标准值，分析计算结果如下：

图中圆点表示产生最大层间位移角时刻出现的塑性铰，方点表示产生最大层间位移角之前出现的塑性铰。

以上表明：

（1）配筋加强后楼层侧移明显减小。（2）配筋加强后，底层的层间最大位移角减小，层间最大位移角出现在转换层相邻上层，表明底部柱配筋加强对底层的加强作用明显，结构薄弱层转移到了转换层上部楼层中。（3）转换层本身的层间最大位移角较小，加强前后变化不大，表明转换层本身整体性较强。（4）层间最大位移角出现在5-10层，表明薄弱层出现在结构的中上部，这对结构抗震比较有利。（5）下弦杆跨中未出现塑性铰。（6）上部柱端没有出现塑性铰，而梁端出现较多塑性铰。

4、结论与建议

本文进一步验证了拱式转换层结构的加强原则，即：7度设防时应该采用下列加强措施：即底层柱承载能力增大系数为1.9，转换层相邻上部一层柱承载力增大系数为1.25，转换层本层下弦杆跨中抗弯承载力增大系数为3.5。

参考文献

[1]凌志彬.带拱式转换层高层结构弹塑性研究[D].[硕士学位论文].南昌：华东交通大学土建学院，2010

[2]梁炯丰.拱式转换层结构弹性性能研究[D].[硕士学位论文].南昌：华东交通大学土建学院，2007