楼板开洞对框支剪力墙结构抗震性能影响分析

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近十几年来,楼板开洞的复杂高层建筑结构逐渐出现在我们的生活之中。楼板开洞形式多种多样,例如Loft公寓中的楼板跃层开洞;大型商场的底层楼板中庭大开洞;建筑对楼电梯井进行的楼板贯穿式开洞等。楼板开洞的大小、位置都会在不同程度上削弱结构的刚度,使得结构的受力发生改变。对于楼板开洞的形式而言,国内外学者大都停留在某一楼层的楼板开洞率以及楼板开洞的位置对结构的抗震性能影响。对于楼板开洞的结构而言,目前国内外学者主要研究的是框架结构,对框支剪力墙结构涉及较少。针对上述问题,本文以一实际带梁式转换层的框支剪力墙结构为例,在对抗震性能分析的基础上,进一步分析了贯穿式楼板开洞位置(开洞率)、转换层(转换层上层、转换层下层)局部居中开洞对该类结构抗震性能的影响。具体工作如下:(1)分别用PKPM和ETABS软件建立该结构模型,对结构的自振周期、楼层位移、层间位移角进行比较后,进一步用ETABS软件对该结构模型进行反应谱分析、弹性时程分析,以验证本模型正确性与结构可行性。(2)对贯穿式楼板开洞的带梁式转换层框支剪力墙结构进行模态分析、反应谱分析、弹性时程分析及弹塑性时程分析,并将分析结果对比,得出不同开洞位置与不同开洞率对结构的抗震性能影响。分析结果表明,在模态分析阶段,楼板贯穿式开洞使得结构基本自振周期减小;在反应谱分析阶段,结构两端位置、结构1/3位置开洞使得结构层间位移角随着开洞率的增大而逐渐减小,结构中间位置开洞使得结构层间位移角先增大后减小,且减小幅度较之于在结构两端位置、结构1/3位置开洞更大;在弹性时程分析阶段,在地震波RH1TG035与地震波TH099TG035作用下,所有贯穿式楼板开洞模型的顶层位移都随着开洞率的增大而逐渐减小。而在地震波TH003TG035作用下,所有模型的顶层位移随着开洞率的增大而先增大后减小,但变化幅值较未开洞模型不大。对于结构弹性基底剪力而言,在三条地震波作用下各组模型都随着开洞率的增大而逐渐减小;在弹塑性时程分析阶段,结构的弹塑性基底剪力、弹塑性位移角都随着开洞率的增大而逐渐减小。(3)为了解框支剪力墙结构转换层及其上下楼层单层开洞对结构抗震性能的影响,在ETABS软件建立转换层及其上下楼层单层开洞模型,进行模态分析、反应谱分析、弹性时程分析及弹塑性时程分析。分析结果表明,在模态分析阶段,楼板单层开洞使得结构基本自振周期逐渐增大;在反应谱分析阶段,随着开洞率的增大,转换层处楼板单层开洞会导致转换层楼层层间位移角逐渐增大,但会使结构最大层间位移角逐渐减小,而在转换层相邻楼层单层开洞时,使结构最大层间位移角逐渐增大;在弹性时程分析阶段,在不同地震波作用下不同楼层开洞模型的顶层位移变化趋势复杂多样,没有一致的规律,而对于弹性分析下的基底剪力而言,结构弹性基底剪力都随着开洞率的增大而逐渐减小;在弹塑性时程分析阶段,结构最大弹塑性层间位移角都随着开洞率的增大而逐渐增大。且在转换层下层楼板开洞增大幅度为最大。而对于弹塑性基底剪力而言,结构弹塑性基底剪力都随着开洞率的增大而逐渐减小。
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