錯層板柱結(jié)構(gòu)體系的抗震分析與研究.pdf

1、隨著城市用地的日趨緊張和城市汽車數(shù)量的急劇增加，停車問題已成為一個現(xiàn)代化城市所必須解決的課題。板柱結(jié)構(gòu)可以有效降低層高和增大使用空間，將其應(yīng)用于停車庫這一類活荷載較大并且需要大面積使用空間的結(jié)構(gòu)中經(jīng)濟效益較為明顯；而錯層結(jié)構(gòu)具有合理利用停車空間的優(yōu)點，因此將“錯層”和“板術(shù)”兩者相結(jié)合運用于停車庫建筑，既提高了用地效率，節(jié)約工程造價，又壓縮了層高，充分發(fā)揮厚板的承載能力，可以達到良好的經(jīng)濟效益和社會效益。目前，錯層板柱結(jié)構(gòu)作為一種新型的

2、結(jié)構(gòu)體系，其抗震性能的研究還處在起步階段，尤其是對其體系的抗震性能缺乏深入、全面的研究。 本文首先分析介紹了板柱結(jié)構(gòu)和錯層結(jié)構(gòu)的研究現(xiàn)狀，并對錯層板柱結(jié)構(gòu)的研究和發(fā)展?fàn)顩r特別是錯層板柱結(jié)構(gòu)節(jié)點的研究概況作了簡要的介紹。 然后，通過有限元軟件ANSYS對錯層板柱結(jié)構(gòu)體系和普通板柱結(jié)構(gòu)體系進行了時程分析。首先介紹了時程分析方法的基本理論及有限元時程分析采用的計算方法-Newmark-β法，并對有限元分析的力學(xué)分析模型進行了分

3、析。然后選用了四種代表不同場地類別的地震波，分別對兩種結(jié)構(gòu)體系進行了多遇地震作用下的彈性地震反應(yīng)分析和罕遇地震作用下的彈塑性地震反應(yīng)分析。分析認為在地震作用下，錯層板柱結(jié)構(gòu)由于錯層的存在，其樓層各柱的位移非常不協(xié)調(diào)，對結(jié)構(gòu)抗震極為不利。錯層板柱結(jié)構(gòu)錯層柱的剪力普遍要比普通板柱結(jié)構(gòu)大，其中體系長軸方向(X向)和短軸方向(Y向)分別要大40％和60％以上，而且與普通板柱結(jié)構(gòu)不同的是，結(jié)構(gòu)柱的最大剪力不是出現(xiàn)在底層，而是出現(xiàn)在結(jié)構(gòu)的第一錯層柱

4、位置。錯層板柱結(jié)構(gòu)在X向的層間位移普遍大于普通板柱結(jié)構(gòu)，特別是底部兩層，同時錯層板柱結(jié)構(gòu)的最大層間位移出現(xiàn)在第三層。說明對于錯層板柱結(jié)構(gòu)，底部三層的層間位移的控制是結(jié)構(gòu)抗震的重點之處。 在此基礎(chǔ)上，本文提出了三種不同的抗震措施，分別是底部連通、頂部連通和加剪力墻，并用有限元軟件ANSYS對這三種結(jié)構(gòu)體系進行了時程分析。分析認為對錯層板柱結(jié)構(gòu)加剪力墻是解決結(jié)構(gòu)抗震性能差的最有利的方法，其中位移下降15％以上，剪力下降40％以上。同

5、時采取頂部連通的方法也對結(jié)構(gòu)抗震性能有一定的幫助作用。但對于加剪力墻后，結(jié)構(gòu)體系的薄弱位置和柱最大剪力位置都有上移，這點要引起注意。而底部連通體系對錯層板柱結(jié)構(gòu)的抗震性能影響不大。 本文最后運用有限元軟件SAP2000對錯層板柱結(jié)構(gòu)體系進行靜力彈塑性Push-over分析。分析認為結(jié)構(gòu)柱子過早地出現(xiàn)了塑性鉸，特別是錯層柱出現(xiàn)的塑性鉸最早。說明錯層的存在對結(jié)構(gòu)的抗震性能，特別是柱的影響是非常大的。同時對采取三種不同抗震措施的錯層板