桁架式结构转换层在超限高层建筑中的抗震性能研究

则，结构抗侧移刚度在转换层下层变大 ，在转换层上层变 小 ，层 间位移角会在设置 了型钢混凝土桁架式转换层上下 层 位置 出现 拐点 。
选用 地震 波 ｎ｛１ＴＧＯ９Ｏ ＴＨ２ＴＧ０９０ ＲＨ４ＴＧ０９Ｏ 平均反 应 ＣＱＣ法
Ｘ向地震 ２５９１８．３ ２７９４５．６ ２５Ｏｏ９．３ ２６２９１．１ ３１６６ｏ
２ 算例及分析 本文算 例为混凝 土一框 架剪 力墙 （局部型钢 混凝土
结构 ）混合结构体 系。结构平 面为平行 四边形 ，尺寸为 ８１．７ ｍ ｘ ６３．０ ｍ。建筑结构室外地坪以上 １０层 ，地下２层 ， 地下１层高５．４ ｍ，地下２层高４．０ ｍ，基础埋深 １０．４ ｍ。转换 层以下为框架剪 力墙结构 ，转换层以上为剪力墙结构。建 筑结构有限元模型如图１所示。 ２．１ 不 同转换层位置对建筑结构抗震性能的影响 ２．Ｉ．１ 不同转换层位置对结构 自振周期的影响
程序 ，建模 时 ，梁 、柱及支撑梁构件采用空间杆单元模 拟 ；剪力墙采用以Ｋｉｒｃｈｈｏｆｆ￣￣论为基础的壳单元凝聚而成
作者简介 ：茹国和 （ｔ９６２一 ），男 。本科 ，高级工程师
通 信 地 址 ：上 海 市 昊 中 路 ５１号 （２００２３５） 收 稿 目期 ： ２０１５—１１＿１
的墙单元模拟 ，墙单元模型对剪力墙洞口无限制；楼板用 薄壳单元模拟 ，本程序可以考虑刚性楼板及弹性楼板的不 同假 定情 况 。
ＤＯｌ：１０．１４１４４／ｊ．ｃｎｋｉ．ｊｚｓｇ．２０１６．０２．０４６
Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ａｎｔｉ—Ｓｅｉｓｍｉｃ Ｂｅｈａｖｉｏｒ ｏｆ Ｔｒｕｓｓ Ｔｙｐｅ Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｓｔｏｒｅｙ ｉｎ Ｕｌｔｒａ—Ｌｉｍｉｔ Ｈｉｇｈ—Ｒｉｓｅ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ
ＲＵ Ｇｕｏｈｅ Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ Ｃｏ．，Ｌｔｄ． Ｓｈａｎｇｈａｉ ２００２３５
本文采用特征向量法求解结构模态方程 ，解耦后的典 型线 性结构系统方程如式 （１）所示。
一
（ｆ）＋２ ｊ，（ｆ）＋ｃｏ２ｙ（ｔ） ２ ｇｊ（ｔ） （１）
１
式中：＿ｙ（ｆ）、 ｆ）、３７￣（ｔ卜 分别为质点相对于地面的位移、 速度 、加速度；
— — 第ｎ阶 振型 的阻尼 与临 界阻尼之 比 ； ０．１ ——第ｎ阶振型的结构 自振频率； Ｐ 广—任意荷载位移函数幅值 ； 岛（ｆＨ 壬意荷载位移函数。 本文反应谱分析振型组合采用ＣＱＣ法 ，方向组合采用 ＳＲＳＳ法 。
位移 与平
ｙ
均层 间位 ３４５。 （７３。 ）
移 比值 ７５。 （１６３。 ）
１．３９ １１４
．
１．３６
ＭＩＤＡＳ
１／１６４６
１／１２７１ １，１１６９ １／１６９６
１．３Ｏ
１．４０
１．４０
１．３１
备 注
括号 中数值 为ＭＩＤＡＳ计 算 的地 震作
用 角
本文以１座带型钢混凝土桁架式转换层的超限高层建筑 为研究对象 ，分析型钢混凝土桁架式转换层设置位置对建 筑结构抗震性能的影响 ，从而确定最优设置位置 。同时 ， 基于 反应 谱 法和弹 性时 程 法 ，利 用有 限元 分析软 件ＭＩＤＡＳ 和ＰＭｓＡＰ对比分析结构的抗震性能 】。
１ 模型建立 结构 整体计 算采 用 中国建筑 科学 研究 院编 制的ＰＭＳＡＰ
０ 引言 进入２１世纪以来 ，大型且复杂的建筑结构在中国快速
地发展 ，建筑物的功能多样性几乎是主要的发展方向。为 满足下部大空间、上部小空间的建筑布置形式 ，可在空间 变换 的楼层设置结构转换层 ，保证上部垂直荷载合理传递 到基础 。基于梁式转换层发展而来的桁架式转换层结构 ， 由于其受力清晰 、内力传输路径明确、自重小 、刚度小 ， 且建筑竖向刚度的变化也较小 ，因此地震反应也要小得 多。同时从使用功能角度看 ，可以在桁架式转换层开洞 ， 设置管道非常方便 ；从经济角度看 ，施工造价要便宜很 多。深圳世贸中心大厦 、新上海国际大厦、上海铁路大厦 等 结构均采 用 了桁 架式转 换结构 。
桁 架式结构转换层在超 限高层 建筑 中的抗震性能研究
茹 国和
上海市建工设计研究院有限公 司 上海 ２００２３５
摘要 ：对 １座带有型钢混凝土桁架式转换层的超限高层 建筑 ，采用ＰＭＳＡＰ有 限元分析软件建立了设置在第４、６、８、１０
层的４组建筑结构模型。通过对４组模型的模态分析及反应谱分析 ，探 究转换层 设置位置对超限高层建筑抗 震性能的影
响，从而确定合理 的设置位置 。进一步基于反应谱法和弹性 时程法 ，分析转换层最优设 置位 置的建筑结构抗震性能 ，
采用ＭＩＤＡＳ有限元分析软件验算校核计算结果 ，可为超限高层建筑结构设计提供参考。
关键词 ：超限 高层建筑 ；桁架式转换层 ；抗震性能 ；有限元分析
中图分类号：ＴＵ３１２１３
文献标志码 ：Ｂ
与ＣＱＣ法 ８１ 底部 比值／％
８９ ． ６
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７９
９１ ８４
表２ 地震作用下结构 的侧 向位移计算结果
内容
方向
Ｘ
最 大层间
ｙ
位移 角 ３４５。 （７３。 ）
７５。 （１６３。 ）
最 大层问
Ｘ
ＰＭＳＡＰ
１／１６２５
１／１４９３ １／１５３２
１，１１７１ １－２３
本文采 用ＰＭＳＡＰ程序，通过４组模型的分析比较来讨
２０１６．２．ＢｕＩｌｄｊｎｇ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉ。ｎ团
茹 国 和 ： 桁 架式 结 构 转换 层 在 超 限 高层 建 筑 中的 抗 震 性 能 研 究
“弱转换层上层 ，强转换层本层 ，更强转换层下层”的原
表４ 弹性时程法ＰＭＳＡＰ结果分析
剪 力 ｙ向地震 ２３３０５７ ． 与比Ｃ值ＱＣ／％法 ７９．７
３０８８１．０ １Ｏ５
２７０４４．０ ２７０７６．９ ２９２３９ ９２．４ ８２．５ ９２．６
最大层间 Ｘ向地震 １／１６９８ １／１７３４ 位移角 ｙ向地 震 １／１４４５ １／１７３５