高层建筑结构转换梁的选型研究.pdf

捅要本文对带梁式转换层的高层建筑结构进行了整体受力分析，利用A N S Y S 结构分析软件对预应力混凝土转换梁和型钢混凝土转换梁进行截面设计，并分别对带普通混凝土、预应力混凝土及型钢混凝土转换梁的结构进行了动力分析与比较在材料、动力特性和抗震性能方面，对带三种选型转换梁的整体结构进行研究，主要研究以下几个问题：1 ．结合工程实例进行有限元建模，依据静力分析的结果，对预应力混凝土转换梁和型钢混凝土转换梁进行截面设计，对其建立有限元模型进行静力分析，对比普通混凝土梁静力分析的结果( 主要是剪力值和挠度值) ，确定合适的截面高度，相对普通混凝土转换梁的截面高度分别减少了4 0 ％、5 1 ％2 ．对三种模型进行模态分析，主要从自振周期、振型图、楼层位移、层间位移角进行研究，转换层位置以外变换转换梁的类型对模态分析的结果影响很小3 ．对三种模型进行时程分析，提取分析结果，从楼层位移和层问位移角进行研究，比较结果差异，并分析造成这种差异的原因4 ．在分析转换梁类型变换对结构动力特性和地震作用效应影响的基础上，得出带P R C 和S R C 转换梁结构变形趋势稳定，突变小带R c 转换梁结构，变形很不稳定，远离转换层处变形都大于其它两种类型。

在平行转换梁的方向，带P R C 和S R C 转换梁结构变形趋势基本一致，在垂直转换梁的方向，带P R C 的变形明显小于带S R C 的关键词：梁式转换层，挠度，剪力，层间位移角，弹性时程分析A b s t r a c tT h i st h e s i sa n a l y s e st h ef u l lt a i lb u i l d i n gs t r u c t u r ew i t ht r a n s f e rb e a m ．A N S Y Sh a sb e e nu s e df o rd e s i g n i n gc r o s s ．s e c t i o no fp r e s t r e s s e dr e i n f o r c e dc o n c r e t et r a n s f e rb e a ma n ds t e e lr e i n f o r c e dc o n c r e t et r a n s f e rb e a m ，a n a l y s i n ga n dc o m p a r i n gt h er e s p o n s eo ft a l lb u i l d i n gs t r u c t u r ew i t hr e i n f o r c e dc o n c r e t et r a n s f e rb e a n l 、p r e s t r e s s e dr e i n f o r e e dc o n c r e t et r a n s f e rb e a m 、s t e e lr e i n f o r e e dc o n c r e t et r a n s f e rb e a mu n d e rd y n a m i cl o a d ．T h r e et y p e so ft r a n , , ；f e rb e a m si nt h ea s p e c to fm a t e d a l 、d y n a m i cc h a r a c t e r i s t i c sa n de a r t h q u a k e ．r e s i s t a n ta b i l i t vh a v eb e e ns t u d i e d ．M a i ni d e a st h i st h e s i sw i l le x p o u n da r ea sf o l l o w i n g ：1 ．I nc o m b i n a t i o nw i t ha c t u a lp r o j e c t ．f i n i t ee l e m e n tm o d e lh a sb e e nc r e a t e d ．A c c o r d i n gt ot h er e s u l t so fs t a t i ca n a l y s i s ，t h eC R O S S —s e c t i o n so fp r e s t r e s s e dr e i n f o r c e dc o n c r e t et r a n s f c rb e a ma n ds t e e lr e i n f o r c e dc o n c r e t e 吣f c rb e a mh a v eb e e nd e s i g n e d ．F i n i t ee l e m e n tm o d e lh a sb e e nc r e a t e dt oa n a l y s et h et w ot y p e so fb u i l d i n gs t r u c t u r ei nt h es t a t i cs t a t e ．B yc o m p a r i n gt h er e s u l t so ft h r e et y p e so fs t r u c t u r ei ns t a t i ca n a l y s i s ( m a i ni ns h e a rf o r c ea n dd e f l e c t i o n ) ，p r o p e rC R O S S - s e c t i o nh a sb e e nd e f i n e d ．T h e a r e a o f s e c t i o ns e p a r a t e l yr e d u c e s 4 0 ％、5 1 ％t h a n t h a t o fs t r u c t u r e w i t l Ir e i n f o r e e dc o n c r e t et r a n s f e rb e a m ．2 ．R e s e a r c h i n gn a t u r a lv i b r a t i o np e r i o d 、m o d a lg r a p h 、d i s p l a c e m e n ta n ds t o r y - d r i f to ft h eb u i l d i n gs t r u c t u r ew i t ht r a n s f c rs t o r yb ym o d a la n a l y s i s ，i ts h o w st h a tt h er e s u l t so ft h r e et y p e so ft r a n s f e rb e a m si nm o d a la n a l y s i sa r ea i m o s ti d e n t i c a le x c l u d i n gt h a ti nt h ep o s i t i o no ft r a n s f e rs t o r y ．3 ．B ye x t r a c t i n ga n dc o m p a r i n gt h er e s u l t sa b o u td i s p l a c e m e n ta n ds t o r y —d r i f to ft h eb u i l d i n gs t r u c t u r ew i t ht r a n s f e rs t o r yi nd y n a m i ct i m e —h i s t o r ya n a l y s i s ，d i f f e r e n c e sa n dr e a s o n sh a v eb e e nd i S C U S S e d ．4 ．T h r o v l g hc h a n g i n gt h et y p eo fb e a mi nt r a n s i t i o ns t o r y , t h ei n f l u e n c et ot h ee n t i r eb u i l d i n gu n d e re a r t h q u a k eh a sb e e ns t u d i e d ．B yo b s e r v i n gt h ec u r v e sa b o u td i s p l a c e m e n ta n ds t o r y ．d r i f t ，i ts h 0 9 ／e dt h a td e f o r m a t i o no ft h eb u i l d i n gs t r u c t u r ew i t h P R Ca n dS R Ct r 锄s f e fb e a mi Sm o r es t e a d i l ya n dm u t a t i o nr a t ei Sl e s st h a nt h a to ft h eb u i l d i n gs t r u c t u r ew i t hR Ct r a n s f e rb e a m ．I nt h ep a r a l l e ld i r e c t i o nw i t I lt r a n s f e rb e a mt h ed e f o r m a t i o no ft h eb u i l d i n gs t r u c t u r ew i t hP R Ca n dS R Ct r a n s f e rb e a mi Sa l m o s ti d e n t i c a l 。

i nt h ev e r t i c a ld i r e c t i o nw i t ht r a n s f c rb e a m ，t h ed e f o r m a t i o no ft h eb u i l d i n gs t r u c t u r ew i t hP R Ci Sl e s st h a nt h a to ft h eb u i l d i n gs t r u c t u r ew i t hS R Ct r a n s f e rb e a n l ．K e yw o r d s ：B e a m - t r a n s i t i o ns t o r y , D e f l e c t i o n ，S h e a rf o r c e ，S t o r y - d r i f t ，E l a s t i c d y n a m i ct i m e ·h i s t o r ya n a l y s i sⅡ武汉理工大学硕士学位论文1 ．1 转换层结构的需求第一章绪论随着经济的发展，高层建筑越来越多，建筑物的综合性功能越来越强，建筑物下部楼层与外部联系紧密，特别是城市临街建筑，设置大厅、商业、娱乐等公共用房，采用大开间、大空间结构，希望有尽可能大的自由灵活空间，柱网要大，剪力墙要尽量少；而建筑物上部楼层私密性较强，设置为住宅、旅馆、公寓等小开问建筑，这就需要在上下楼层柱网、剪力墙等抗侧力结构不连续处设置转换结构构件，完成上部楼层到下部楼层的结构型式转变或者上部楼层到下部楼层结构布置的改变，包括转换梁、转换桁架、转换厚板等，转换结构构件所在的楼层称为转换层“1 。

从结构受力上看，由于高层建筑下部楼层受力大，上部楼层受力较小，正常的结构布置应是下部刚度大、墙体多、柱网密，到上部逐渐减少墙、柱的数量，这样按结构受力特点的布置正好与建筑功能对空间的要求相反，因此为了满足建筑功能的要求必须进行“反常规设计”，即将上部布置小空间，下部布置大空间，上。