带拱式转换层高层结构弹塑性研究

带拱式转换层高层结构弹塑性研究

张彦

天津天咨拓维建筑设计有限公司300000

摘要：抗震设计与抗震性结构是现阶段中我国重要的建筑结构研究方向之一，由于我国的带拱式转换层高层结构的弹塑性较强，因此，其在结构处需要满足一定强度的抗震要求。对于带拱式转换层高层结构的弹塑性研究，在过去的几年中一直有相关学者进行了这方面的研究与讨论。经过分析可以得出，在对结构进行抗震性能加强时，首先应注意到对结构中的部分系数进行承受力的增强与结构的分析。本文在研究结构的弹塑性过程中采用了Pushover的测算方法，主要研究了弹塑性以及抗震力的相关变量和弹塑性的分布。经过研究和分析可以得出，我国的带拱式转换层高层结构的弹塑性在薄弱部位的位移中分布较为合理，并且弹塑性结构与带拱式转换层高层结构具备所需求的抗震性能。

关键词：带拱式；结构；弹塑性

带拱式转换层高层结构在现阶段中我国的建筑中得到了非常广泛的应用，许多的餐馆、学校、医院、办公楼等都采用了这种高层结构的建筑形式，由于这种形式有着非常强的弹塑性与抗震能力，因此，满足现阶段中我国所需的新建筑要求。

带拱式转换层高层结构弹塑性的研究在我国并没有得出相关的成果，在近几年中，冯健教授在东南大学通过K实验的研究与分后，对带拱式的转换层高层结构弹塑性进行了测算与分析,主要研究目的是整个结构中的弹塑梁的抗震能力，通过对梁处进行物理机理的破坏，进而测算出其抗震能力，这项研究对于我国的带拱式转换层高层结构的研究有着非常重要的意义。再后来，戴国亮教授与一干学者共同对迭层空腹桁架转换层结构进行了混凝土的抗震能力与弹塑性结构的实验，实验后得出了一些相关的理论数据;又过了两年，有相关学者进行了对高层结构弹塑性的分析实验，采用模拟地震的形式对转换层高层结构进行了摧毁破坏，利用这种形式测算结构中的机理，根据这项实验得出了将箱性模型与转换层之间进行深入的模拟地震实验的效果较为良好，实验结果中显示模型结构的弹塑性可可以满足现阶段中所需的抗震与弹塑性需求。除此之外，我国的许多学者对于带拱式转换层高层结构弹塑性进行了梁、板、架等方面的力学分析，这些实验研究都为日后的相关结构抗震性能研究做出了有效的推动性作用。

一、工作原理

（一）拱式转换层结构

本文根据拱式转换层结构的形式列出了两幅拱式转换层结构的受力示意图，示意图总共有两张，图1为拱式转换层图，图2为竖向荷载作用图。根据图1可以看出，在整个拱式结构中，转换层结构的受力结构呈现出一个梯形，并且由于拱的存在，C/G/S/D四个点与其组成的段可以评分其承受力，并且增强了整个结构的整体性抗震效果。

图2竖向荷载作用简图

根据图2可以看出，在整个竖向荷载作用简图中，AB段的荷载作用力较低，整个AB段的荷载承受作用力分为上下两个方向，每一个杆力都有两个承受方向，例如X1的力就是一个向上的力，一个向下的力。而杆CD受集中力（P2-）、（P3-；f2）,杆AF受集中力；并且在受集中力的过程中Y及Y2随着CD的杆刚度增大而减小，呈负相关，Y及Y2随着AF杆力的增大而增大，呈正相关。CD段所需承受的荷载作用力与集中力来自于Y，而Y的力又与CD段呈负相关;AF段所承受的例主要来自于AB段中承受来的荷载作用力，这部分力作用在AF段上时，Y力随着AF的杆力的增大而增大，呈正相关。

（二）结构抗震性能评估

结构性抗震的性能评估是地震影响系数与层间位移角度数二者相互影响下得出的，在每个周期中，需求曲线与能力曲线、最大层间位移角曲线之间都存在着相关性。这些相关性构成了整个结构的抗震性能；因此，可以说结构抗震性能的影响因素有三个，就是需求谱曲线、能力曲线以及最大层间位移曲线。

图3防裂度为7时的结构性能点

根据图3可以看出,结构性能是随着需求图谱与周期-加速度曲线和周期-最大层间位移角曲线三条线的相关而相关的。需求普曲线根据能力去西安与最大层间位移角曲线的增高而下降，表2中为抗倒塌验算结果，根据表2可以得知，设防烈度为7时，地震影响系数最大值为0.72，低于设防烈度为8的时候，另外，能力与需求曲线角点坐标与需求层间位移角也跟随地震的影响系数而改变。

总结

作为一种新型转换层结构形式，本研究结论证实该结构形式具备抵抗该罕遇地震倒塌的能力。本文在系统的研究了带拱式转换层高层结构弹塑性基础上，分析了带拱式转换层高层结构地震反应的动力弹塑性性能变化，通过进一步的需求谱曲线、能力谱曲线对该结构进行抗震性能评估，最终证明该结构可以满足7度(0.15g)设防烈度的抗震要求。

参考文献：

[1]拱式转换层结构竖向受力分析[J].张敏,梁炯丰.工业建筑.2008(05).

[2]带SRC梁式转换层高层建筑的抗震性能研究与试验[J].李玉荣,裘涛.工程抗震与加固改造.2007(01).

[3]带转换层高层建筑结构的弹塑性地震反应分析[J].唐兴荣,姚江峰.南京工业大学学报(自然科学版).2006(03).