刚度比对拱式转换层的动力特性影响分析

维普资讯
第 ２期
梁炯丰等 ： 刚度 比对拱式转换层 的动力特性 影响分析
下 弦杆 截 面 尺 寸 为 ０ ６ｍ Ｘ１２ｍ， 腹 杆 截 面 尺 寸 为 ． ． 斜 ０ ６ｍＸ１４ｍ， ． ． 竖腹 杆 截 面 尺 寸 为 ０６ｍＸ０６ｍ， ． ． 下部 框架 柱 截 面尺 寸见 表 １ 混 凝 土 强 度 等级 Ｃ ０ 考 虑竖 腹 ， ５，
收 稿 日期 ：０ ８一Ｏ 一ｌ ２０ ３ ２
／
＼ — Ｅ
ｎ 一
翌 兰 竺
‘ 一 一｝
图 ２ 结构计算 简图
基金项 目： 东华理工大学校长科研基金科学技术研究项 目（ 目编号 ： Ｈ Ｋ ８ ８ ． 项 Ｄ Ｘ ０２） 作者简介 ： 梁炯丰（９ ０一）男 ， １８ ， 广西藤 县人 ， 东华理工 大学教 师 ， 事结构工程教学与研究。 从
Ｊ ｎ．０ ８ ｕ ２ ｏ
文章编号
１０ ．４ ０ 【０ ８ ２０ ７ ．３ ０ ４６ １ ２ ０ ）０ －０ ６０
刚度 比对 拱式 转换 层 的动 力特 性 影 响分 析
梁炯 丰 邓 宇２王俭 宝 ， ， ， 顾连胜
（。 １ 东华理工大学 土木与环境工程学院 ， 江西 抚 州 ３４ ０ ； ． ４ ０ ０ ２ 广西工学院 土木建筑 工程系 ， 西 柳州 广 ５５ ０ ） ４ ０６
拱式 转换层 结 构上 、 弦杆 的刚 度 ， 化设 计 这种 结 构形式 的关键 。 下 是优
Ｅ
０
图 １ 拱 式 转 换
１ 算例分析
在该 结构 中 ， 转换 层上 、 下部 结构 刚度 发生 了突变 。 以预应力拱 式
０
转换层框架结构为计算分析对象［ 通过改变转换拱下部柱截面尺寸 ¨， 来 改变转换 层上 、 下部 结 构 等 效 侧 向 刚度 比 ， 相 应 地 进行 计 算 分 并 析与比较 ， 总结 出转换层上 、 下层结构等效侧 向刚度 比 ７ 对该结构受 ｅ 力性能的影响。分析中采用如图 ２ 所示计算模型。 该结构共 １ 层 ， ２ 总高 ３ 转换层上部为框架结构 ， 高 ３ 转 ８ｍ， 层 ｍ， 换拱上部框架梁截面尺寸为 ０ ３ｍ× ． ｍ， ． ０ ６ 框架柱截面尺寸为 ０ ６ ． ｍ ｘ ． ｍ， ０６ 混凝土强度等级 Ｃ０转换层上弦杆截面尺寸为 ０６ｍ× ． １， Ａ； ． １５３ ３
摘 要 ： 出了一种新型转换 层结 构形 式～拱式 转换层 结构 ， 提 并利 用有 限元方 法分析 了转 换层 、 下刚 度 比对该结构 动力特性 的影响 ， 得到 了一些相关结论 ， 供工 程设 计参考 。 关 键 词： 预应力 ； 转换拱 ； 转换层 ； 刚度 比
文献标识码 ： Ａ 中图分 类号 ： Ｊ７ ．１ ９３ ３
转换层受力明确 ， 可利用的空间较大 ， 抗震性 能较梁式转换层好 ， 但其 节点较复杂 ， 斜杆较多 ， 施工不便 ； 箱形转换层整体性能较好 ， 结构刚度 较大 ， 能有效保证上、 下竖向构件内力的有效传递 ， 但其内部纵、 横向布 置剪力墙影响 了设备、 管线等布置， 从而影响了该层的正常使用 ； 板式 转换层可以在转换层以上随意布置结构形式和轴 网， 但其 自 重大， 地震 反应剧烈 ， 材料耗用较多， 不利于抗震 ， 而且传力路线不太清晰， 结构分 析计 算繁冗 。针 对上述 常用 的 四种转 换 层 结 构 的优 缺 点 ， 出 了拱 式 提 转 换层结 构 ， 计算 简 图见 图 １图 １中 ， 腹杆 Ａ 其 ， 斜 Ｃ和 ＤＦ 上 弦杆 Ｃ 、 Ｄ、 下弦杆 Ａ Ｆ形成拱式结构。拱式转换层具有刚度大 ， 重轻 ， 自 并能跨越 较大跨度的特点 ， 用其来代替实腹转换梁 ， 可以节省材料 ， 减低造价 ， 并 且可以有更大的使用空间， 这是非常有意义的。而合理控 制该预应力
． ．
△ １ Ｈ２
Ｊ １ Ｊ
计算中不改变转换层上部结构布置 ， 改变转换拱 仅
下 部框 架柱 截 面尺 寸来 改 变 转 换 层 上 、 层 结 构 等效 侧 下 向刚度 比 ， 转换 拱 下部 框架 柱 截 面尺寸 与 转换层 上 、 部结 构 等效 侧 向 刚度 比 的对 应 关 系见 表 １ 下 ．
１ １ 结构 自振 周 期分 析 ．
建立有 限元模型后 ， 即可进行模态分析Ｌ ， ３ 得到结构 自振周期 ， Ｊ 其中前九个 自振周期见表 ２ ． 从表 ２ 可以看 出， 从方案 Ｍ１ ～Ｍ８ 随着转换层下部柱截面尺寸的增大 ， 结构刚度有所增加 ， 使得结构基 本周 期 减小 。结 合 表 １从 表 ２中还可 以看 出 ， ， 随着 结构 等效 侧 向刚度 比 的 变 化 ， 低振 型 周期 变化 相对 较 大， 而高振型周期变化相对较小 ， 明结构等效侧向刚度比 对低振型周期影响相对较大 ， 说 而对高振型周期 影响较小 ， 各结构模型高振型周期近似相等。
维普资讯
第 １ ｏ 年第 ２ ９卷 期 ２ ８ ６月 ０
学 Ｉ Ｊ） Ｎ Ｌ Ｏ 广 Ａ ＧｘＩ 院ＶＥ报 Ｙ Ｏ ｒ （Ｉ Ａ Ｆ Ｇ 西 工 学 Ｉ Ｎ ＵＮＩ ＲＳＴ Ｆ］ Ｉ
０Ｌ ＧＹ ０
Ｖ １ ９ ｏ２ ｏ． Ｎ ． １
０ 前 言
现代建 筑 由于功能上 要求 大空 间 ， 因而往 往需 要 采用 转换 层结 构 ， 目前 转 换层 的结构 形 式 主要 有 梁式 、
桁架式（ 包括空腹桁架式、 混合空腹桁架式等）箱形和板式等， 中梁式转换层传力直接 、 ， 、 其 明确 传力途径清 楚， 受力性能好 ， 但其 自重大 ， 配筋多 ， 且该转换层 占据空间较大 ； 桁架
表 １ 转换拱下部框 架柱截面尺 寸与 的对应关 系
杆与上下弦杆铰接 ， 结构计算简图如图 ３ 所示。 对图 ２ 所示结构计 算简 图， 采用《 高层建筑混凝
土结构 技术规 程》 Ｊ Ｊ３—２ ０ ８ —２０ ） （Ｇ ０２Ｊ１６ ０ ２ 中的规 定 【 定义如下 ： ２， ２ ｊ