带钢支撑的不同转换层布置形式的高层建筑抗震性能分析-建筑与土木工程专业毕业论文.pdf

山东建筑大学硕士学位论文题目带钢支撑的不同转换层布置形式的高层 建筑抗震性能分析计：学位论文65页 表格20个插图92幅评阅人：学位论文完成日期： 兰 指导教师：学院院长：万方数据原创性声明本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研究 取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，论文中不舍其他人已经发表或撰 写过的研究成果，也不包含为获得山东建筑大学或其他教育机构的学位证书而 使用过的材料。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确 方式标明。本人承担本声明的法律责任。学位论文作者签名：学位论文使用授权声明本学位论文作者完全了解山东建筑大学有关保留、使用学位论文的规定， 即：山东建筑大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和 磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权山东建筑大学可以将学位论文的全部 或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其它手段保存、 汇编学位论文。保密论文在解密后遵守此声明。学位论文作者签名：导师签名：万方数据山东建筑大学硕士学位论文摘要目前，人们对于建筑物功能多样性的需求越来越高，建筑物的单一使用功能已经不 能满足大众需求，而且从建筑物的利用率与经济性上考虑也是不合理的，为了满足同一 建筑的不同使用功能或上下结构形式的转变，转换层的使用应运而生。转换层的形式由梁式转换层、桁架式转换层、厚板式转换层、斜柱式转换层、空腹 式转换层等多种转换层形式，而转换层的多样性是否对结构受力方式、结构的整体抗震 性能产生影响以及如何影响的研究理论还较少，因此本文主要运用ETABS软件进行分析 研究。本文主要以六种带钢腹杆的不同布置方式进行分析对比，首先进行模态分析，研究 并对比其六种模型的基本动力特性，以作为后续分析的基础；其次研究在反应谱工况作 用下转换层各杆件的受力特点；而后利用反应谱分析研究模型的弹性抗震性能是否满足 规范及模型在弹性抗震性能上的区别；最后分别在不同模型之间以及同一模型的转换层 不同设置高度之间进行静力非线性pushover分析其在罕遇地震作用下抗震性能的影响， 并根据塑性铰的发展判断结构的薄弱层。研究表明，在结构的动力特性上，除了没有斜腹杆的模型外，其余模型的动力特性 相近：在受力性能上，腹杆的不同布置方式对上下弦杆及相邻层间柱也都是有影响的； 通过静力非线性分析，由性能点、剪力位移曲线、层间变形、出铰过程发展的综合对比 可知，不同的转换层设置形式对结构的整体抗震性能影响不大，而转换层的不同设置高 度对结构的整体抗震性能却有较大的影响，转换层设置的高度越高，结构的整体抗震性 能越差。通过本文的研究，希望可以无论是在结构受力性能还是整体抗震性能都可以对类似 的结构工程有一定的理解和帮助，以供日后在转换层的结构形式的运用上有所参考与选 择。 关键词：不同转换层布置形式，弹性抗震性能分析，静力非线性pushover分析，同一转换层形式的不同设置高度，ETABS分析软件万方数据山东建筑大学硕士学位论文With different transition layer of highrise structure seismic performance analysis of decorate a formYan Shuangshuang(Architecture and Civil Engineering)Directed by Jiao HongABSTRACTCurrently，the demand for buildings functional divemi够is increasingIf a building has only one function，it is not only unable to meet the needs of the public，but also unreasonable economically from the aspect of buildingS utilizationIn order to realize the transformation of different functions or the upper and lower structural forms of the same building：the conversion layer has emerged as the times requireThe forms of conversion layer are various，including beam-type conversion layer，truss conversion layer,thick plate conversion layer，oblique column conversion layer and other forms of conversion layerHowever research theories on whether and how the diversities of the conversion layers affect the structural stress methods and the overall seismic performances are relatively less，SO ETABS software is applied in this paper for analysisA comparative analysis on six different arrangement methods with steel web members is adopted in this paperFirst of all，modal analysisis conducted to stud)and compare the basic dynamic characteristics ofthese six models as a basis for the subsequent analysis；secondly the strength characteristics of each member bar in the conversion layer under the response spectrum conditions are analyzed；and then the response spectrum analysis is used to study whether the modelselastic seismic performances can meet the specifications and their differences on the elastic seismic performancesFinally nonlinear staffc pushover analysis is conducted among different models or different heights in the conversion layer of the same model to study their influences on the seismic performance in the events of rarely occurred earthquakes，and the weak layers of the structure are judged based on the development ofplastic hinges万方数据山东建筑大学硕士学位论文Studies have shown that for the dynamic characteristics of the structure，dynamic characteristics of the rest of the models are similar except the one without the diagonal web memberOn the mechanical properties，different arrangement methods of web members have impacts on upper and lower chords and the adjacent layer columnsBy static nonlinear analysis and comprehensive comparisons on performance points，shear displacement Curves，interlaminar deformation and process development of the hinge，we cail see that different arrangement forms of the conversion layer have little effect on the overall seismic performance of the structure，but different heights set in the conversion layer have a greater impact on the overall seismic performance of the structure with the higher of the conversionlayerS height，the worse ofthe overall seismic performance ofthe structureThis research aims to provide some understandings and help for the projects with similar structures whether it iS on the structural mechanical behavior or the overall seismic performance，as well as references and options on the application of structural forms of the conversion layer in the futureKey words：different arrangement transformation layer，elastic seismic performanceanalysis of nonlinear static pushover analysis，the transformation layer height of different Settings，ETABS program analysis software万方数据山东建筑大学硕士学位论文目录摘要ABSTRACT第1章绪论1】1引言112国内外带转换层结构工程的研究动态2121国外研究动态2122国内研究动态213本文研究的主要内容4第2章桁架转换层结构设计基础理论521转换层的主要结构类型522桁架结构布置原则723转换层上、下结构侧向刚度比8第3章带转换层结构的高层建筑弹性抗震性能分析1031计算模型的建立lO3】1工程概况一10312结构模型参数的选取与荷载取值1l32结构的基本动力特性12321模态分析的基本方法12322结构的振型分析1433振型分解反应谱法20331反应谱分析的基本原理2l332本案例振型分解反应谱法分析结果一2334结仑30第4章转换层的非线性分析3241 Pushover分析法基本原理3242 Pushover分析步骤32V万方数据山东建筑大学硕士学位论文421建立计算模型33422确定加载模式34423分析控制34424能力谱法一3543本案例基于ETABS的pushover分析：36431结构荷载一位移曲线36432结构的抗震性能评价37433结构的出铰情况38434弹塑性层间变形48435结论4944转换层设置高度的抗震性能影响50441模态分析50442基底剪力一顶点位移曲线52443结构出铰情况53444结构层间变形57445结论58第5章结论与展望5951总结5952展望一59参考文献61后记64攻读硕士学位期间论文发表及科研情况65V万方数据山东建筑大学硕士学位论文第一章绪论弟一旱瑁化11引言世界在发展，国际经济在不断进步，而作为支柱型产业的建筑行业也已迅猛之势不断 发展，伴随而来的是人们日益激增的物质文化需求。人们对建筑行业的要求越来越高， 无论是建筑外形、质量还是用途等都在趋于复杂多样化，当今，无论是在国外或是国内，超大型复杂综合体的出现也越来越多，这都说明建筑物的多功能用途深受人们青睐，功 能的多样化既能满足人们的需求，又能满足开发商的最大利益化，还能使建筑物得到充 分的利用，不至于出现过多当下的“鬼城”。这样的建筑物可以集商业、娱乐、办公、住 宅等一体化，但在实现这种多功能一体化的同时，需要解决多功能所带来的建筑外形、 结构的改变，有时候这种改变会与以往建筑所要求的规则、对称、布置合理、传力简单 等原则相悖，比如越来越多的大型商业广场建筑物底部几层形成大空间结构，而在建筑 物中上部则设计为小空间的办公区域，这就使得建筑物下部需要大柱网大开间，上部又 由隔墙分为小空间，这种结构形式则会导致中上部的荷载不能通过竖向传力构件合理传 递到地基，而为了使结构传力、受力合理满足安全使用，就需要设置水平转换构件于结构 使用功能或结构形式发生改变的某一楼层或某几层楼层，从而，这种能将建筑物上下部 柱网、轴网合理过渡和改变的水平转换层称之为转换层结构【1】。对高层建筑物的转换层进行研究的意义是显而易见的，可分为以下几方面： (1)缓解日益紧张的土地使用问题，提高城市空间利用率； (2)满足建筑物多功能的要求，满足人们的物质文化需求； (3)通过转换层对建筑物多功能的开发，可以带动周围乃至地区的经济发展： (4)对原有已建多层建筑可同过转换层的布置再进行增层建设，避免对整个建筑物推到进行重新建设，降低了建设周期，增加了经济效益，更减少了对环境的污染，可以 在不影响企业、居民使用的情况下进行建设，具有现实意义。 因此，对带转换层结构的建筑进行研究非常现实且有经济价值的意义，它符合我国基本国情，更符合当下国际上推动的绿色建筑体系，是国家鼓励和倡导的一种建筑结构体 系。万方数据山东建筑大学预士学位论文2国内外带转换层工程研究动态1 21国外研究动态1929年，Matel率先将柔性底层大空间这一想法使用在把建筑物底部几层的大部分 剪力墙改成钢筋混凝土框架结构，这一想法的提出是因为上下部分结构刚度悬差过大， 导致下部框架结构出现过大变形，而上部剪力墙体系还处于弹性变形阶段，在提出这个 概念之后，Green、Fintel和Khan又进一步阐述了该体系，Green对该体系进行了有机玻 璃型实验以研究其于竖向荷载作用下响应，并提出了一种计算方法即把框剪结构作为拱 计算，并对上部结构为双肢剪力墙、下部结构为框架结构的体系进行了试验，试验表明 该计算得到的应力结果同有限元所计算的结果基本相同闭。在当下，国外的带转换层的 工程以日趋成熟，涌现出了一大批众所周知的高层建筑，如位于马来西亚的吉隆坡珍珠 塔高169 6m，地下室至八层为大空间框架结构九层以上为剪力墙结构，该工程采用粱 式结构转换层啪。此外，迪拜的风中蚀火大厦、迪拜塔、芝加哥希尔斯大厦、世界贸易 中心等，都是高层建筑的成功典例，可见图1 1迪拜帆船酒店世界贸易中心双子楼图1 1国外带转换层结构高层建筑22国内研究动态我国于1976年开始研究分析框架剪力墙结构，最早出现的是粱式转换层，在对框支万方数据山东建筑大学硕士学位论文剪力墙竖向荷载下性能研究的同时，有关单位于1977年又研究了框支剪力墙结构于水平 荷载下其受力性能，之后又以大连友好广场为例研究了框剪结构体系在整个结构中的整 体受力分析。90年代。高层建筑的发展使得我国的各种高层办公楼、住宅楼等崛地而起， 人们的需求也随着高层的崛起不断增长，我国的高层也开始逐渐多元化、多功能化、多 类型化，体型、结构上的不断变化，也使得我国的技术不断发展、不断进步，建造了一 批批世界文明的高层建筑，如台北10l大厦、上海环球金融中心、上海金茂大厦以及济 南由叵大地产正在建设的济南西客站CBD超高层项目，该项目主楼作为城市中心广场 地标建筑是集公寓、酒店、大型商业、写字楼等为一体的综合建筑结构。目前我国的 复杂带转换层的高层建筑已大量建成，其规模和复杂程度在国际上也可圈可点，工程实 例可见下图l 2。北京西苑饭店上海金茂大厦图l 2国内带转换层结构高居建筑随着中国高层建筑的快速发展，也引进了更成熟的新工艺、新技术，如在转换结构 中对钢骨混凝土的应用，钢骨混凝土具有能够更好地降低结构自重，具有较高的承载力 和刚性，也能使结构的抗震性能大大提高：预应力混凝土现今也较普遍应用在转换层结 构中，预应力混凝土在较大跨度转换梁结构上的应用可以对构件裂缝与挠度的发展起到 良好的抑制作用而且还可以有效的减少截面尺寸；此外，我们还可以看到各种不同转换层结构形式也广泛应用于现代高层建筑如桁架转换等，这说明转换层的结构形式也越来越多样。万方数据山东建筑大学硕士学位论文13本文主要研究内容 随着高层建筑结构功能的多样化，转换层结构形式也越来越丰富，其中的桁架转换形式作为后起之秀，有着很多的优点，但对其理论研究相对来说还是较少，本课题以一 带钢桁架转换层的高层建筑为背景，以六种桁架的布置模式分别建模，进行受力分析、 抗震性能的比较，同时对同一转换层布置形式的不同设置高度的建筑结构进行抗震性能 比较。希望通过对本案例的分析对比研究，为以后的相关类似结构形式的设计提供依据。 对此，本案例主要进行了以下几项工作： (1)整理总结转换桁架作为转换层时的受力特点、设计要求及侧向刚度的控制； (2)利用ETABS分析软件建立基本分析模型，为得到结构的基本动力特性要先进行模态分析；其次再采用振型分解反应谱法分析在多遇地震下的响应，注意由于本 案例高层不能忽视竖向荷载作用下的性能，因此要注意需要在水平地震基础上施 加竖向地震来分析研究结构的抗震性能。(3)将六种不同转换桁架模式分别进行上述分析，将分析结果进行对比分析，并对方 案进行非线性Pushover分析，对比分别在8度多遇和8度罕遇地震状况下结构的 抗震性能区别。(4)选择这几种模型中的其中一种转换形式并对该种转换层形式的设置高度调整与改 变，进行抗震性能的对比分析，研究转换层所在楼层高度的设置对抗震性能的影 响。4万方数据山东建筑大学硕士学位论文第二章桁架转换层结构设计基础理论21转换层结构的主要类型 转换层结构形式可以分为以下常见的几类：(1)转换结构上下部的类型，一般常用于框架一剪力墙结构和剪力墙结构，这是为形成底部的大空间而使上部剪力墙结构过渡为 下部框架结构：(2)结构上、下层轴线、柱网发生改变，而没有改变结构的形式，只是 为形成大柱网而加大下层的柱距，常在外框筒结构形式即下层有较大空问入口的结构中 使用：(3)上、下层结构形式和柱网、轴线同时发生改变，即上层剪力墙变为下部框架 结构的同时，上、下层的轴网也发生改变，形成上、下结构不对齐的结构形式。当工程 要形成上下部结构柱网不对齐、轴线发生改变、下部大空间的形式时，则要用转换层的 结构形式进行过渡。图2】为主要的几种转换层结构形式。、 ?口口口口口口(Q)栗盎转矩(b)带絮式转雌(c)岸撮式转牲(d辩柱剡翩演(e)生簋靠糕图2I转换层几种结构形式 下面对以上几种转换层结构形式做以下简单介绍。 1梁式转换层梁式转换层的应用是比较广泛的，有传力清晰合理、结构简单、造价较低、计算简 易、方便施工等多处优点f。由于转换层常做设备层，因此常需要开洞，而转换梁不宜 开洞，若必须开洞，宜开在梁中和轴附近，又可以根据转换梁是否开洞及开洞的相对大 小可以分为开孔梁、实腹梁、双梁等，转换梁的截面尺寸一般由剪压比确定，应具有合 适的配箍率，以防发生脆性破坏。常见的梁式转换层比较广泛的应用于框剪结构，即下部为框架结构而上部为剪力墙结万方数据山东建筑大学硕士学位论文构，上部的部分剪力墙落地，形成下部大空间，上部剪力墙分割的小空间，在框架与剪 力墙的交界处有一转换粱承托起来，来承受上部荷载，由于转换层在地震区高度受限， 因此需要承受上部较大的荷载，转换梁的截面相对比较大。转换梁结构也常用于筒中筒 结构中，在筒中筒结构中有时需要在下部一层或几层开出入口空间，但一般外筒柱排布 密集，所以需要抽几根柱，如此便出现了上部某些柱子不能落地的状况而导致传力中断， 因此经常的做法在相应楼层用一大的转换梁进行过渡，将转换层以上的上层的荷载通过 转换梁传递给与转换层相连的下层两边的柱。2桁架式转换层 当跨度很大而转换层上部的承托层数过多从而要承受过大的荷载时，在梁式转换层中就需要较大的梁截面，为此可以用桁架形式的转换层代替粱式转换层以形成较大的空间， 能较好的布置大型的管道设备或作为储存间，充分利用楼层空间。转换桁架以承受竖向 荷载为主，为了增大中间弦杆的内力，减少端节间的内力，通常通过加大中部节间跨度、 减小两端节间跨度来以达到使弦杆的内力分布更加均匀的目的；其次桁架式转换层也是 水平抗侧力构件，这时转换层的各腹杆以轴向受力为主，并且桁架形式转换层高度高于 梁式转换层，相对于梁式转换层，桁架转换层上下弦杆的截面更小，同时在桁架杆件之 间填充轻质材料也可以有效的降低自重；最重要的是转换层的质量和刚度都比转换粱的 要小，地震反应要比梁式小的多，因此，现在越来越多的实际工程采用单层或迭层桁架 形式来代替转换层梁式结构。选用空腹桁架时，为保证其刚度和充分的整体性，空腹桁架优选满层布置，以剪压比 来控制截面尺寸以避免发生脆性破坏，同时对于上下弦杆要考虑楼板的作用，并且要加 强上下弦杆与框架柱的连接。3厚板式转换层 厚板式转换层为钢筋混凝土承重板，厚度很大，自重大，导致小号较多材料，不经济。但对于上部剪力墙不规则，下部框架轴网又较大时，使用梁式或桁架式转换层都不能较 好的过渡，则需用厚板式转换层布置，厚板式转换层布置较为灵活，不用考虑上下部的 过大错位，是一种较好的布置方式。4斜柱式转换层 斜柱式转换层结构形式通常在框支短肢剪力墙结构中应用，在经受竖向荷载和水平反复荷载的作用下，斜柱式转换层的受力特点是自重更轻，在减少转换梁的截面尺寸方面 有较大改善作用；对于斜柱式转换层结构形式来说，另一特点就是刚度比较大，就不像万方数据山东建筑大学硕士学位论文其它转换层形式一样容易形成薄弱层，并且还更容易形成“强柱弱梁、强剪弱弯、强节 点”的设计效果，因此只要布置的合理适用，便能获得较好的抗震性能和经济效益。通过对以上四种转换层结构形式比较可知，梁式转换层应用比较广泛，但对于承托上 部较多层，承受荷载较大，上下错位较多且需要留有设备通道时，梁式转换层需要有较 大的截面并且开洞，其受力传力也变的复杂，此时对于厚板式转换层是可以用的，但是 厚板式转换层具有较大的自重，而且使用的材料比较多，刚度有较大的突变和较大的地 震剪力，因此我国规范规定7、8度抗震去不得使用厚板式转换层结构，使用范围较小， 因此，桁架式转换结构得到广泛应用，其质量、刚度更为合理，空间较大，布置灵活， 在工程上广泛应用。22桁架结构布置原则1要按照“弱化转换层上部、强化转换层及其下部”的原则对于带桁架转换层的高层 建筑进行设计，可以避免转换层以下绝大部分产生弹塑性变形而转换层以上部分还处于 弹性变形阶段：按照“强斜腹杆、强节点”设计，可以强化斜腹杆的传力的作用，使节 点承载力高于连接构件；要遵循“强柱弱梁、墙边柱弱中柱”的原则对转换层以上的楼 层结构进行设计，“强柱弱梁”是为了梁的破坏先于柱子的破坏，在梁端要先出现塑性铰， 因为梁的破坏是影响结构局部的破坏，而柱的破坏则导致整个结构破坏，“强边柱弱中柱” 则是为了结构有较高的抗扭刚度，可以通过减小中柱截面尺寸来实现，当构件截面因建 筑要求而受到限制时，可以在中柱内埋型钢。满足上述布置原则可以使结构满足抗震设 计要求，获得良好的延性。2当桁架应用于结构的形式为结构上部密柱过渡为下部比较稀疏的柱时，此时比较合 适的做法是满层布置，上部柱的支撑点应为斜腹杆与上弦杆的交点，这主要是因为斜腹 杆的作用是用于卸载的，而节点处通常有比较大的集中力，需要强化其强度，为满足钢 筋混凝土转换层的延性要求，斜腹杆需满足轴压比，避免脆性破坏，即下表21要求，当轴压比的限值不能满足规范的要求时，可以对斜腹杆内埋设型钢或使用空腹钢桁梨5】。表21钢筋混凝土转换桁架斜腹杆的轴压比限制轴压比抗震等级一级二级三级N一，O70809?cA7万方数据山东建筑大学硕士学位论文3当转换层上、下层剪切刚度比满足了要求，且转换层下层柱轴压比也满足规范要求， 那么结构的薄弱层就会出现在转换层上部结构，因此需要加强上部竖向构件与转换层的 连接节点，必要时采取一定的构造措施，避免地震作用时转换层上部柱的底层柱先出现 塑性铰而发生破坏。4转换层以下的柱截面，都是通过轴压比来确定截面尺寸的，因此，柱子除了要满足 轴压比外，还应满足转换层上、下层的剪切刚度比值，表22为转换层下层柱剪切刚度 比值。当不满足剪切刚度比时，可以增大柱截面，当截面尺寸受限制时，可以采用高强 混凝土或钢骨混凝土柱等进行加强。表22转换桁架以下层建筑轴压比限制轴压比抗震等级非抗震设计 一级二级三级085N一，0707508?cA23转换层上、下结构侧向刚度比 在设计带转换层结构的高层建筑时，要注意转换层上下部分结构的刚度变化，转换层是主要起到过渡的作用，上、下部分的过分悬殊的抗侧刚度不仅会引起竖向的刚度突 变，而且会使内力的分布也因为侧向刚度的突变导致悬殊过大，这在抗震设计中是极为 不利的，特别对于高位转换，这种不利的影响更为明显，因此，应控制带转换层高层的 侧向刚度比。目前有三种方法用于计算楼层刚度比，一般楼层通常采用“层剪力与层间位移之比” 的方法来计算，但对于带转换层结构的楼层若采用这种方法计算，得出的结果则明显偏 小，偏于不安全，因此用以下两种计算方法计算高层带转换层建筑结构的侧向刚度比【7】。 (1)转换层上、下结构剪切刚度比当转换层设置在第一、二层时，可近似的采用转换层所在楼层与其相邻上层楼层的等 效剪切刚度比即1，。来表示转换层上下楼层的侧向刚度比。，。可按下式进行计算：丫。1=(G1AIh2)(G 2A2h1)其中：y。：宜接近1：万方数据山东建筑大学硕士学位论文非抗震设计时：以。04；抗震设计时：厂。05。式中G、G2 分别为转换层所在楼层及转换层上层楼层的混凝土的剪切模量； At、A2 一分别为转换层所在楼层和转换层上层楼层的折算抗剪截面面积：(2)转换层结构上、下结构等效侧向刚度比 当转换层楼层设置在二层以上时，按下图21的计算模型来计算转换层下部楼层结构与上部楼层结构的等效侧向刚度比丫倒y。按下式进行计算：丫。2 2(2H1)(lH2) 其中：Y。，宜接近1；非抗震设计时：丫。：-05；抗震设计时：Y。-08。式中广一转换层及其下部结构(计算模型1)的顶部在单位力作用下的侧向位移：2 一转换层上部若干层结构(计算模型2)顶部在单位力作用下侧向位移：HI 一转换层及转换层下部结构(计算模型1)的高度；H2一 一转换层上部若干层结构(计算模型2)的高度，H2三H。，且两高度尽量接近。11O嗍1缓冷氍挎帅l黝缓II蓉黝l黝豸笏IJl黝瑗缓If黝f黝黝豸I If荔黝荔图21转换层上下等效剪切刚度计算模型以上可知，在高层建筑特别是带转换结构的高层建筑中，刚度自始至终都是影响着 结构作用的全过程，它对结构的受力性能和整体稳定性产生影响，尤其是在抗震性能中 的体现，因此，应充分重视刚度的合理。万方数据山东建筑大学硕士学位论文第三章带转换层结构的弹性抗震性能3l计算模型的建立3l Im程概况 本课题以某结构体系为钢筋混凝土框架结构的带钢腹杆支撑的转换层高层建筑模型，其中转换层以六种布置形式进行分析对比。该建筑平面为规则矩形，建筑总长32m， 总宽18m一直五层层高为3 6m，六至十五层层高为3 3m，总高5lm，共15层，五层为带 钢腹杆支撑的转换层结构，建筑平面布置图如下：匠_1|I_一1V工I_|-_囤3】转换层“下楼层平面布置固m_日需圈33转换层m上楼层自布置圉囤34整体结构三雒建模图万方数据山东建筑大学硕士学位论文312结构模型参数的选取与荷载取值表31构件材料信息表构件 柱 梁 楼板 型钢 卜5层 C50 C35 C30 Q345 61 5层 c40 C30 C30 Q345楼板厚为120mm，且所在转换层楼板设为弹性楼板，考虑转换层构件的轴力及变形， 但对后文整体层间位移变形仍采用刚性楼板假设；钢筋选用三级钢筋。由SATWE试算，选定桁架转换层上、下弦杆采用截面800mm800mm30ram 700mm500mm30mm型钢混凝土，腹杆采用500mm400mm28mm30ram型钢， 转换层以下中柱采用的截面为800mm800mm30ram500mm300mm30ram型钢 混凝土，边柱为1 000mmx 1 000mmx30mmx600mmx400mmx30mm型钢混凝土，转换层 以上楼层的钢筋混凝土柱截面为700mmx700mm，转换层以上楼层的钢筋混凝土梁全部 统一采用350mrnx650mm的截面，转换层以下楼层梁全部统一采用400mmx750mm的截 面。该案例有关参数设计如下： (1)地震参数表32地震参数取值设防烈度地震分组设计加速度场地类别地面粗糙特征周期阻尼比8度 第一组 029 II类场地 B类 035s O05(2)荷载设计值表33荷载设计值恒荷载活荷载风荷载 楼面荷载屋面荷载楼面荷载屋面荷载风荷载体形系数35KNm2 5KNm2 25 KNm2 2KNm2 O3KNm2 13万方数据山东建筑大学硕士学位论文该工程结构转换层所在楼层下弦离地面标高为144m，跨度16m，属于高位大跨度转 换，是结构中的重要控制部位。对于该桁架转换层所在楼层，采用了六种结构布置形式 如下图：模型一模型二N NN N ? f ； ； 模型三模型四 刃 刃? 1 ? ? 模型五模型六图35带钢支撑转换层结构布置形式32结构的基本动力特性 在结构设计上，我们所需要考虑的主要对结构安全产生威胁的因素为地震作用和风作用，这是典型动力作用，为此，我们有必要对结构进行动力分析，而进行动力分析最 常使用方法则是模态分析，也称振型叠加法动力分析，模态分析作为使用最频繁、最有 效的方法，其最明显也最有利的特点是在于在一组正交向量计算完成以后，其计算结果 可以明显的缩短作用于数值求解方程的计算时间。用ETABS软件对结构进行模态分析 可以通过得到的结构的基本动力参数来帮助我们更好的了解结构的动力响应，并为我们 在以后的结构设计中提供保证，同时模态分析也为下一节的动力分析打下基础。 321模态分析的基本方法模态分析的主要方法有两种，即特征向量法和RITZ法，在介绍这两种方法之前，我 们首先要对模态分析中的质量源进行定义。结构的动力分析的基础是集中节点质量的动力响应和基本平衡方程，因此我们需要对 结构体系的质量分布进行详细准确的描述。质量源定义了结构动力分析时结构质量的计 算方法。质量源将结构的自重和质量进行了区分，结构是基于结构质量信息进行结构的万方数据山东建筑大学硕士学位论文动力分析及运算的，在中国规范中，是通过结构的重力荷载代表值进行结构的动力分析 和抗震性能的运算，质量源是一种结构质量的计算方法，对地震作用时的质量进行计算 的方式，分析时定义的质量源是来自于荷载的，设置自重与附加恒荷载系数取值为10， 活荷载的系数取值为05。定义完质量源后，我们再对以下模态分析方法进行研究。 (1)特征向量法对动力平衡方程的特征向量和特征值进行计算可以解耦方程，结构体系在没有阻尼 时即在自由振动时的频率和振型形状的确定也是通过特征向量的计算得到的。【K-0)2Mv=0式中：K一刚度矩阵；M一对角质量矩阵，圆频率，v相应的特征向量即振型形状。 (2)RITZ