【正文】 ，只通過中間的轉(zhuǎn)換層使得下部的柱網(wǎng)尺寸擴大，結(jié)構(gòu)型式和軸線的同時改變上部剪力墻結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換成框架結(jié)構(gòu)的同時柱網(wǎng)軸線錯開，以形成不對齊的布置。對帶預應(yīng)力混凝土桁架轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)，東南大學的蔣永生和丁大鈞、蘇州城建環(huán)保學院的唐興榮、中南工學院的纂春明、江蘇省建筑設(shè)計研究院的郭澤賢[14]等人分析研究了其設(shè)計方法、構(gòu)造措施以及施工等問題，其中唐興榮在自己的博士論文—文獻[15]中進行了更加詳細的闡述。為此中國建筑科學研究院聯(lián)合大連友好廣場，模擬十二層底部大空間的高層剪力墻結(jié)構(gòu)進行一系列實驗分析。中國建筑科學研究院及廣東工學院曾模擬轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)做實驗，縮小尺寸比例為1:6，首層為框架，目的是在豎向荷載作用下分析框支剪力墻結(jié)構(gòu)的受力性能。 （a）轉(zhuǎn)換層平面圖 （b）標準層平面 香港新鴻基中心 （a）轉(zhuǎn)換層以下平面 （b）轉(zhuǎn)換層以上平面 南京新世紀廣場A樓 （a）1～5層平面 （b）6～28 層平面 深圳華僑大酒店 （a）標準層平面圖 （b）轉(zhuǎn)換層平面圖（c）下部樓層平面圖 北京南洋飯店 北京國際貿(mào)易中心國際旅館1．2 轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的概述121轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的研究現(xiàn)狀20世紀中期，東歐、前蘇聯(lián)的一些研究者提出設(shè)置轉(zhuǎn)換層可以使底部獲得較大的空間。，上部剪力墻結(jié)構(gòu)的客房，帶邊框梁和柱，轉(zhuǎn)換層設(shè)置在第4層，先將剪力墻的荷載通過托粱傳遞給橫向框架梁，然后通過縱向大托梁使柱距增大，最后將荷載傳遞到一下層的框架柱上，下層的柱距為9米。 ，總64層（包括地下室2層），剪力墻內(nèi)筒和框架外筒組成筒中筒結(jié)構(gòu)，該樓第7層設(shè)為轉(zhuǎn)換層，商業(yè)用房為裙房和主樓的地上1～6層，寫字樓為第7層。縱觀國內(nèi)外，這類帶轉(zhuǎn)換層的建筑已經(jīng)成為現(xiàn)代建筑發(fā)展的一大趨勢。s translation reaction and torsional response under multidimensional seismic function is bigger than under unidirectional seismic function. The internal force and hysteresis curve of the column in different position are different.3. The influence of the seismic torsional on the structural translation reaction is very the effect of structural torsional response is very significant. And, the seismic response of asymmetrical connected structure is obviously bigger than symmetrical connected structure. No matter which kinds of seismic waves, the transformation layer has the biggest displacement between layers,and the interlayer displacement angle is also the biggest. KEY WORDS: rotational ponents, transfer floor structure, elasticplastic time history analysis, seismic behavior目 錄第一章 緒論 1 1 4 4 6 6 9 10第二章 地震動扭轉(zhuǎn)分量 12 12 12 12 14 17 17 18 21 21 22 22第三章 鋼筋混凝土連體結(jié)構(gòu)分析方法與有限元模型 23 23 23 23 25 27 23 27 29 30 31 31 32第四章 梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)抗震性能的分析與比較 33 33 34 37 37 46 48 53 56第五章 結(jié)論與展望 57 57 58致謝 59參考文獻 60第一章 緒論 引言對于同一座建筑物，使用功能沿著高度要發(fā)生變化，下部樓層作商場、餐廳、娛樂設(shè)施，中部樓層布置辦公用房，上部樓層用作住宅，而對于這種不同用途的樓層結(jié)構(gòu)的形式也不同。，但對結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)反應(yīng)影響卻很顯著。但是由于目前關(guān)于轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)的研究分析缺少一套完善的方案，因此研究轉(zhuǎn)換層建筑結(jié)構(gòu)的特點,提出合理的分析方法以及對轉(zhuǎn)換層的動力特性和在地震作用下的影響規(guī)律等方面，有著重要的實際意義。本學位論文原創(chuàng)性聲明的法律責任由本人承擔。河北工業(yè)大學碩士學位論文分類號： 密級： U D C： 編號： 學 位 論 文基于地震扭轉(zhuǎn)分量作用下梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的彈塑性時程分析董苗 指導教師姓名： 徐東強 教 授 河北工業(yè)大學 申請學位級別： 碩 士 學科、專業(yè)名稱： 建筑與土木 論文提交日期： 2013年11月 論文答辯日期： 2013年12月 學位授予單位： 河北工業(yè)大學 答辯委員會主席： 評 閱 人： 2013年11月iDissertation Submitted toHebei University of TechnologyforThe Master Degree of Architecture and Civil EngineeringELASTICPLASTIC ANALYSIS OF TRANSFER FLOOR STRUETURE WHEN CONSEDERING THE TORSIONAL COMPONENT OF EARTHQUAKEbyDong MiaoSupervisor： Prof. Xu DongqiangNovember 2013原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的學位論文，是本人在導師指導下，進行研究工作所取得的成果。學位論文作者簽名： 日期：關(guān)于學位論文版權(quán)使用授權(quán)的說明本人完全了解河北工業(yè)大學關(guān)于收集、保存、使用學位論文的規(guī)定。那么本文就圍繞地震扭轉(zhuǎn)分量和梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)這兩個主題展開分析。并且轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)比普通框架結(jié)構(gòu)有很明顯的增大。從建筑功能方面看，上部結(jié)構(gòu)需要小開間布置，中部結(jié)構(gòu)需要中等大小的空間布置，下部結(jié)構(gòu)則需要較大、較為靈活的的空間布置，柱網(wǎng)尺寸大、墻體要盡量少，以滿足大空間的功能要求。轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)在地震作用下的受力狀態(tài)極復雜，同時承受彎剪扭。為在底層布置大空間出入口，采用軸線轉(zhuǎn)換，沿著外框筒設(shè)置4榀7米高巨型桁架。除此之外還有珠海香洲灣花園，采用板式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)。但是70年代發(fā)生的幾次大地震及之后的彈塑性動力分析證明，這種底部大空間的柔性結(jié)構(gòu)是不現(xiàn)實的，底部框架柱由于變形過大而導致整體房屋倒塌。現(xiàn)場實測上?？禈仿?＃住宅，并實測剪力墻和轉(zhuǎn)換梁的應(yīng)力分布，之后對該結(jié)構(gòu)作有限元分析，提出了在豎向荷載作用下，底部是雙層框架結(jié)構(gòu)、上部為剪力墻結(jié)構(gòu)的框支剪力墻結(jié)構(gòu)的框支柱、剪力墻和轉(zhuǎn)換梁的內(nèi)力計算方法。同濟大學還做了大底盤、底部大空間高層塔樓的振動臺實驗和相應(yīng)的理論分析研究；中國建筑科學研究院抗震研究所的魏璉和王森等人[8]進行三榀轉(zhuǎn)換層實驗的研究，對高層建筑中轉(zhuǎn)換梁的截面尺寸、配筋設(shè)計及鋼筋端部的錨固構(gòu)造等要求進行了分析；東南大學中熊進剛、吳曉莉[9]等人根據(jù)廈門某一高層建筑，介紹了確定轉(zhuǎn)換梁截面尺寸、承載力和構(gòu)造要求等的方法；北京鐵路局勘測設(shè)計院的陳白詩和沙志國[10]根據(jù)該局20＃高層住宅，分析研究了高層建筑中轉(zhuǎn)換層托梁和框支柱的受力特點和框支墻墻體的應(yīng)力分布狀態(tài)；黑龍江省建筑設(shè)計院的葛天英[11]根據(jù)哈爾濱花圃大廈工程的實際情況，對梁式轉(zhuǎn)換層的構(gòu)造和設(shè)計等進行了研究討論。東南大學的呂志濤以及南京市建筑設(shè)計研究院的盛小微和汪凱[16]通過兩個縮尺比例為1:10的模型在水平向低周反復加載的對比試驗，兩個縮尺比例1:20模型的振動臺試驗對比，得出厚板式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的骨架曲線和滯回曲線；四川建筑設(shè)計院的林金根據(jù)成都華威商住大廈厚板式轉(zhuǎn)層結(jié)構(gòu)工程，重點闡述如何合理調(diào)整轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的豎向剛度以符合底部大空間的使用要求、上部短肢剪力墻的設(shè)計措施；武漢大學的李傳才、彭斌[17]討論研究了對于的高層建筑厚板轉(zhuǎn)換層在進行有限元分析時，其單元形式的選擇。123轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)形式及特點[19][20][21][22][23]轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)可依據(jù)建筑功能的需要，沿著高度方向布置一處或多處水平轉(zhuǎn)換構(gòu)件，這個空間可作為正常使用的空間，也可用作設(shè)備層，但要保證結(jié)構(gòu)沿豎向的剛度相差懸殊。除此之外梁式轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)更多地應(yīng)用在框支剪力墻結(jié)構(gòu)中。考慮經(jīng)濟因素，通常在商場和住宅中間不做設(shè)備層，～1m左右。在這一體系中，轉(zhuǎn)換層上下面在同一條軸線上都要設(shè)置一道大梁，鋼筋混凝土墻布置在梁間。但是箱形體系中的轉(zhuǎn)換層剛度較大，底部大空間或底部幾層的平面需要合理布置，以保持一定剛度，避免其在抵抗水平荷載時由于底層剛度削弱而形成薄弱層，產(chǎn)生的相對位移較大，造成最后破壞。較高的上下弦使得上下弦桿的截面相對很小。采用桁架轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)時，一般宜跨滿層布置，且上弦節(jié)點與上部密柱或墻肢形心宜對中[25]。～。自重大的厚板質(zhì)量集中在建筑物的中部，使得厚板具有極其復雜的振動，加上該層厚板剛度大，下層剛度小，容易產(chǎn)生薄弱層，使底部發(fā)生集中震害和變形。也可間隔設(shè)置，（b）、（c），此時要求無支撐的寬敞大空間。：角筒上或沿周邊柱列（圖a、b）；轉(zhuǎn)換梁沿縱向、橫向布置或雙向交叉布置（圖c、d、e）；相鄰層之間相互垂直設(shè)置（圖f）；沿著建筑物平面柱網(wǎng)的變化而合理設(shè)置（圖g）；間隔布置與相鄰層錯開（圖h）等等。13 本文的主要工作從以往的分析研究中可以看出，專家學者們已經(jīng)轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)特性做出了一些分析，但是對于地震扭轉(zhuǎn)分量作用下轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的抗震性能的研究還相對較少，地震扭轉(zhuǎn)分量對轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的影響還不夠全面。為建筑工程設(shè)計人員提供一些工程應(yīng)用建議。（4）在上述分析的基礎(chǔ)之上，更加深入了解轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)反應(yīng)的實質(zhì)，為轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的抗扭設(shè)計方法和構(gòu)造措施提供了部分依據(jù)，并為地震扭轉(zhuǎn)效應(yīng)方面抗震規(guī)范的制定提供了一些理論依據(jù)。扭轉(zhuǎn)反應(yīng)的產(chǎn)生根本是結(jié)構(gòu)自身的偏心，即結(jié)構(gòu)的質(zhì)心與剛心不重合。地震波是一種典型的多維隨機運動，其在地面的運動是極其復雜的，各點的相位、周期和波速都不同，建筑結(jié)構(gòu)基底將產(chǎn)生繞豎直軸的轉(zhuǎn)動，結(jié)構(gòu)便會產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)。但由于當時地震動觀察技術(shù)水平有限，對轉(zhuǎn)動分量的觀察資料及其匱乏。即得到： （22）同理可得： （23） （24）很多的研究者對上述的關(guān)系提出了不同的方法。由于將基礎(chǔ)看成剛性平板，故有（），所以 （27）上式中為繞z軸轉(zhuǎn)動的角位移。（2）頻域法從現(xiàn)有的地震動資料上不難發(fā)現(xiàn)，雖然地震動是幅值和頻率都在復雜變化著的隨機振動。Capta 和Trifunac,孫士軍和陳國興,李宏男,王君杰等都是采用頻域法對地面轉(zhuǎn)動分量進行研究的, 而且還考慮了地震波入射時波速的頻散效應(yīng)。從地震記錄中可以看出地震波中包含著P波、S波以及面波等成分，但在一般的理論分析中并沒有全部考慮。因此，要得到地震動豎向的扭轉(zhuǎn)分量，就必須先對實際記錄的地震波進行分解。 (237)式中為入射角隨機變量，為體波的傳播速度。因此，要想得到平面內(nèi)和出平面的地震動分量，首先需要對實際記錄的地震進行分解。假設(shè)地震臺站記錄的水平分量的方向與震中方位之間的夾角為，則可按下式將實際地震記錄的三分量運動分解成為出平面、平面內(nèi)運動(位移)： (241)式中：是實際記錄的三分量運動，是出平面、平面內(nèi)運動，是坐標變換矩陣：