拱式轉(zhuǎn)換層板厚對(duì)結(jié)構(gòu)受力性能的影響

梁炯豐， 易萍華， 李愛(ài)飛

(東華理工大學(xué)建筑工程學(xué)院，江西撫州 344000)

拱式轉(zhuǎn)換層板厚對(duì)結(jié)構(gòu)受力性能的影響

梁炯豐， 易萍華， 李愛(ài)飛

(東華理工大學(xué)建筑工程學(xué)院，江西撫州 344000)

通過(guò)分析指出了拱式轉(zhuǎn)換層板厚對(duì)結(jié)構(gòu)受力性能的影響。結(jié)果表明，上、下弦桿的最大彎距和最大剪力隨著上層轉(zhuǎn)換層板厚的增大而增大;隨著下層轉(zhuǎn)換層板厚的增大，上弦桿的最大彎距和最大剪力明顯增大，而下弦桿的最大彎距和最大剪力不斷減小;隨著上、下層轉(zhuǎn)換層板厚的增大，斜腹桿的最大軸力不斷增加;豎腹桿的最大軸力隨著上層轉(zhuǎn)換層板厚的增大而增加，隨著下層轉(zhuǎn)換層板厚的增大而減小。

拱;轉(zhuǎn)換層;性能;影響

梁炯豐，易萍華，李愛(ài)飛.2012.拱式轉(zhuǎn)換層板厚對(duì)結(jié)構(gòu)受力性能的影響［J］.東華理工大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，35(2):189-192.

Liang Jiong-feng，Yi Ping-hua，Li Ai-fei.2012.Effect of the plate thickness of arch transfer floor on structure behavior［J］.Journal of East China Institute of Technology(Natural Science)，35(2):189-192.

近年來(lái)，高層建筑正向體型復(fù)雜、功能多樣的綜合性發(fā)展。在建筑結(jié)構(gòu)中，要實(shí)現(xiàn)建筑使用功能的多樣性，經(jīng)濟(jì)有效的方法之一就是采用轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)。由于轉(zhuǎn)換層承托著上部建筑巨大的豎向荷載，又處于內(nèi)力狀態(tài)與邊界條件都極復(fù)雜的高層建筑底部，是整個(gè)結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵受力部位，在整個(gè)結(jié)構(gòu)中起“承上啟下”的作用。因此，轉(zhuǎn)換層的設(shè)計(jì)就顯得尤其重要。而拱式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)是針對(duì)常用轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)(梁式、桁架式、板式和箱型)的優(yōu)缺點(diǎn)，提出的一種新型轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)形式(張敏，2008;梁炯豐，2007;梁炯豐等，2007)，其結(jié)構(gòu)形式見(jiàn)圖1。

圖1 拱式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)形式Fig.1 The structure of arch transfer floor

1 上、下轉(zhuǎn)換層板厚對(duì)拱式轉(zhuǎn)換層受力性能的影響

1.1 上層轉(zhuǎn)換層板厚對(duì)拱式轉(zhuǎn)換層受力性能的影響

某大型建筑結(jié)構(gòu)共12層，總高38 m，轉(zhuǎn)換層位于第2層，轉(zhuǎn)換層上部為框架結(jié)構(gòu)，層高3 m，轉(zhuǎn)換層上部框架梁 0.3 m ×0.6 m，框架柱 0.6 m ×0.6 m，混凝土強(qiáng)度等級(jí)C40;轉(zhuǎn)換層上弦桿0.6 m×1.7 m，下弦桿0.6 m ×1.3 m，斜腹桿0.6 m ×1.0 m，豎腹桿0.6 m ×0.6 m，下部框架柱截 1.2 m ×1.2 m，混凝土強(qiáng)度等級(jí)C50，均布豎向荷載為q=7 kN/m2，考慮上層轉(zhuǎn)換層板厚A1～A4四種方案，分別為180，200，250，300 mm，下層轉(zhuǎn)換層板厚為 200 mm，則上、下轉(zhuǎn)換層板厚比 δ 分別為 0.9，1，1.25，1.5，利用ANSYS建立的有限元計(jì)算模型如圖2所示。δ與上、下轉(zhuǎn)換層板厚的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表1所示。

表1 δ與板厚對(duì)應(yīng)關(guān)系Table 1 Relation between plate thickness and δ

采用ANSYS10.0通用有限元軟件分析，得到計(jì)算結(jié)果如下:

圖2 有限元計(jì)算模型Fig.2 Computational model of finite element

(1)圖3，4，5表明，隨著上層轉(zhuǎn)換層板厚的增大，上弦桿的最大彎距和最大剪力明顯增大，上弦桿的軸力隨著上層轉(zhuǎn)換層板厚的增大而不斷減小。

(2)隨著上層轉(zhuǎn)換層板厚的增大，下弦桿的最大彎距、最大剪力明顯增大，而最大軸力也隨著上層轉(zhuǎn)換層板厚的增大而增大。

(3)隨著上層轉(zhuǎn)換層板厚的增大，下弦桿最大彎距的增大速率大于上弦桿的最大彎距的增大速率;上下弦桿最大剪力呈相同的增加速率。

圖3 弦桿最大彎距與δ關(guān)系曲線Fig.3 Relation between the maximal bending moment of chord and δ

圖6 表明，隨著上層轉(zhuǎn)換層板厚的增大，斜腹桿的最大軸力不斷增加。

圖7表明，豎腹桿的最大軸力隨著上層轉(zhuǎn)換層板厚的增大而增加。

1.2 下層轉(zhuǎn)換層板厚對(duì)拱式轉(zhuǎn)換層受力性能的影響

為了研究下層轉(zhuǎn)換層板厚對(duì)該新型轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)受力性能的影響，在上述分析算例中，取上層轉(zhuǎn)換層板厚為200 mm，下層轉(zhuǎn)換層板厚B1～B4四種方案，分別為 180，200，250，300 mm，則上、下轉(zhuǎn)換層板厚比 δ 分別為 1.11，1，0.8，0.67，其它參數(shù)同前述算例。δ與上、下轉(zhuǎn)換層板厚的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表2所示。

表2 δ與板厚對(duì)應(yīng)關(guān)系Table 2 Relation between plate thickness and δ

(1)由圖8，9，10可知，隨著下層轉(zhuǎn)換層板厚的增大，上弦桿的最大彎距和最大剪力明顯增大，上弦桿的軸力隨著下層轉(zhuǎn)換層板厚的增大而不斷增大。

(2)隨著下層轉(zhuǎn)換層板厚的增大，下弦桿的最大彎距、最大剪力、最大軸力不斷減小。

隨著下層轉(zhuǎn)換層板厚的增大，斜腹桿的最大軸力不斷增加(圖11)。

圖11 斜腹桿最大軸力與δ關(guān)系曲線Fig.11 Relation between the maximal axial force of diagonal web member and δ

3 結(jié)論

(1)隨著上、下層轉(zhuǎn)換層板厚的增大，上弦桿的最大彎距和最大剪力明顯增大，而最大軸力則隨著上層轉(zhuǎn)換層板厚的增大而不斷減小，隨著下層轉(zhuǎn)換層板厚的增大而增大。

(2)隨著上層轉(zhuǎn)換層板厚的增大，下弦桿的最大彎距、最大剪力、最大軸力明顯增大，而隨著下層轉(zhuǎn)換層板厚的增大，下弦桿的最大彎距、最大剪力、最大軸力不斷減小。

(3)隨著上、下層轉(zhuǎn)換層板厚的增大，斜腹桿的

豎腹桿的最大軸力隨著下層轉(zhuǎn)換層板厚的增大而減小(圖12)。最大軸力不斷增加。

圖12 豎腹桿最大軸力與δ關(guān)系曲線Fig.12 Relation between the maximal axial force of vertical web member and δ

(4)豎腹桿的最大軸力隨著上層轉(zhuǎn)換層板厚的增大而增加，隨著下層轉(zhuǎn)換層板厚的增大而減小。

張敏，梁炯豐.2008.拱式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)豎向受力分析［J］.工業(yè)建筑，(5):46-49.

梁炯豐.2007.拱式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)彈性性能研究［D］.南昌:華東交通大學(xué)碩士學(xué)位.

梁炯豐，張敏.2007.拱式轉(zhuǎn)換層上、下部剛度比對(duì)結(jié)構(gòu)多遇地震反應(yīng)的影響分析［J］.特種結(jié)構(gòu)，24(2):65-69.

Effect of the Plate Thickness of Arch Transfer Floor on Structure Behavior

LIANG Jiong-feng， YI Ping-hua， LI Ai-fei
(Faculty of Civil and Environment Engineering，East China Institute of Technology，F(xiàn)uzhou，JX 344000，China)

The influence of plate thickness of arch transfer floor on structure behavior is analyzed.Results show that the maximum bending moment and shearing force of spandrel chord can increase with increase of upper plate thickness.With the enlargement of lower plate thickness，the maximum bending moment and shearing force of upper chord increase obviously，whereas lower one changes smaller.The maximal axial force of diagonal web member changes greater with increase of upper and lower transfer floor thickness.The maximal axial force of vertical web member shows accordance increase with thickness of upper transfer floor.However，it presents a decrease with increase of lower floor.

arch;transfer floor;behavior;effecit

TU973+.31

A

1674-3504(2012)02-189-04

10.3969/j.issn.1674-3504.2012.02.016

2011-03-22 責(zé)任編輯:吳信民

江西省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(2007GZC0841);江西省教育廳科研項(xiàng)目(2006308);東華理工大學(xué)校長(zhǎng)基金科研項(xiàng)目(DHXK0828)

梁炯豐(1980—)，男，講師，碩士，主要從事結(jié)構(gòu)工程的研究。