Ⅱ類場地帶拱式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的彈塑性時程分析

【摘要】拱式轉(zhuǎn)換層是一種新型的轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)形式，本文對拱式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)在Ⅱ類場地進(jìn)行了動力彈塑性時程分析，結(jié)果表明7度設(shè)防時應(yīng)該采用下列加強(qiáng)措施：即底層柱承載能力增大系數(shù)為1.9，轉(zhuǎn)換層相鄰上部柱承載力增大系數(shù)為1.25，轉(zhuǎn)換層下弦桿跨中抗彎承載力增大系數(shù)為3.5。

【關(guān)鍵詞】拱；轉(zhuǎn)換層；時程分析；動力；彈塑性

1、前言

本文在已有的研究基礎(chǔ)上，對拱式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)進(jìn)行動力彈塑性時程分析，進(jìn)一步比較及驗證結(jié)論的可靠性。文獻(xiàn)[1]采用Ⅰ類場地的北京遷安波，Ⅱ類場地的Taft波，Ⅲ類場地的Elcentro波，Ⅳ類場地的寧河天津波等四種地震波作用，對結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，表明該結(jié)構(gòu)應(yīng)按下列原則加強(qiáng)：

7度（0.15g）抗震設(shè)防時，為保證帶拱式轉(zhuǎn)換層高層結(jié)構(gòu)合理的抗震性能，滿足“大震不倒”的要求，應(yīng)對結(jié)構(gòu)進(jìn)行適當(dāng)加強(qiáng)，即：即底層柱承載能力增大系數(shù)為1.9（Ⅱ類場地）；轉(zhuǎn)換層相鄰上部柱承載力增大系數(shù)為1.25，轉(zhuǎn)換層下弦桿跨中抗彎承載力增大系數(shù)為3.5。

本文在上述分析的基礎(chǔ)上，選用TH4TG035（Ⅱ類場地）地震波作用，對帶拱式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)進(jìn)行動力彈塑性時程分析，驗證上述分析結(jié)論。

2、結(jié)構(gòu)概況

本文在已有研究基礎(chǔ)上采用PKPM建立模型，對結(jié)構(gòu)進(jìn)行罕遇地震作用下的彈塑性時程分析。

該結(jié)構(gòu)層數(shù)為12層，轉(zhuǎn)換層位于第二層，底層層高為4.6m，第二層（轉(zhuǎn)換層本層）層高為3.6m，其余層高為3.6m，高度為41.2m。底層柱截面尺寸為800x800，其余層均為600x600；轉(zhuǎn)換層上弦桿截面尺寸為600x1300，下弦桿截面尺寸為600x1000，斜腹桿為600x1300，豎腹桿為600x600；梁截面尺寸均為300x600；轉(zhuǎn)換層本層樓板厚為180，其余樓層板厚均為100。1～3層混凝土強(qiáng)度等級為C50其余層混凝土強(qiáng)度等級均為C40。梁柱縱筋均采用HRB400；箍筋均為HPB235；下弦桿采用鋼絞線為預(yù)應(yīng)力筋。

每層樓面恒荷載均取10KN/m2，活荷載均取2KN/m2?？拐鹪O(shè)防烈度為7度，設(shè)計地震分組為第一組，基本地震加速度為0.15g，抗震等級為二級。配筋計算采用SATWE計算。

根據(jù)本文前言中所述，應(yīng)對結(jié)構(gòu)進(jìn)行加強(qiáng)，采用MATLAB編程進(jìn)行計算得出底部柱和轉(zhuǎn)換層相鄰上部柱的承載能力增大系數(shù)與縱筋配筋增大系數(shù)的對應(yīng)關(guān)系，詳見表2-1

表中λs1、λs3分別為轉(zhuǎn)換層底部柱和轉(zhuǎn)換層相鄰上部柱縱筋的配筋增大系數(shù)

本文選取地震波TH4TG035（Ⅱ類場地），在7度（0.15g）設(shè)防烈度作用下，分析該結(jié)構(gòu)在加強(qiáng)前后的動力抗震性能。

3.計算結(jié)果分析

采用EPDA程序進(jìn)行罕遇地震作用下的彈塑性動力時程分析。材料強(qiáng)度均采用標(biāo)準(zhǔn)值，分析計算結(jié)果如下：

圖中圓點表示產(chǎn)生最大層間位移角時刻出現(xiàn)的塑性鉸，方點表示產(chǎn)生最大層間位移角之前出現(xiàn)的塑性鉸。

以上表明：

（1）配筋加強(qiáng)后樓層側(cè)移明顯減小。（2）配筋加強(qiáng)后，底層的層間最大位移角減小，層間最大位移角出現(xiàn)在轉(zhuǎn)換層相鄰上層，表明底部柱配筋加強(qiáng)對底層的加強(qiáng)作用明顯，結(jié)構(gòu)薄弱層轉(zhuǎn)移到了轉(zhuǎn)換層上部樓層中。（3）轉(zhuǎn)換層本身的層間最大位移角較小，加強(qiáng)前后變化不大，表明轉(zhuǎn)換層本身整體性較強(qiáng)。（4）層間最大位移角出現(xiàn)在5-10層，表明薄弱層出現(xiàn)在結(jié)構(gòu)的中上部，這對結(jié)構(gòu)抗震比較有利。（5）下弦桿跨中未出現(xiàn)塑性鉸。（6）上部柱端沒有出現(xiàn)塑性鉸，而梁端出現(xiàn)較多塑性鉸。

4、結(jié)論與建議

本文進(jìn)一步驗證了拱式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的加強(qiáng)原則，即：7度設(shè)防時應(yīng)該采用下列加強(qiáng)措施：即底層柱承載能力增大系數(shù)為1.9，轉(zhuǎn)換層相鄰上部一層柱承載力增大系數(shù)為1.25，轉(zhuǎn)換層本層下弦桿跨中抗彎承載力增大系數(shù)為3.5。

參考文獻(xiàn)

[1]凌志彬.帶拱式轉(zhuǎn)換層高層結(jié)構(gòu)彈塑性研究[D].[碩士學(xué)位論文].南昌：華東交通大學(xué)土建學(xué)院，2010

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