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高层建筑类有关论文范文检索,与500MPa钢筋混凝土高层建筑结构抗震性能相关论文摘要
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【摘 要】用SATWE程序分析软件,对一配置了500MPa级主要受力钢筋的12层高层(总高度42.15m)多筒――框架病房楼结构进行抗震性能分析,包括模态分析、地震作用下楼层剪力、楼层弯矩、楼层位移和层间位移角分析以及弹性动力时程补充分析,以了解其抗震性能,为500MPa级钢筋在高层多筒――框架结构的应用提供理论依据.
【关 键 词】高层多筒――框架结
高层建筑类有关论文范文检索
StudyontheSeismicPerformancesof500MPaReinforcedConcreteTallBuildingStructure
SunYong-tao,ZhuYing-jie,YangPei-dong
(QingdaoTechnologicalUniversityQingdaoShandong266033)
【Abstract】Studyonseismicresponseanalysisofa12-storeyhigh-rise(42.15m)multipletube-framestructurewith500MPasteelbarsasmainlyforcedsteelbar,includemodeanalysis,thestoreyshearforce,thestoreydisplacement,floormoment,thedisplacement-anglecurvebetweenfloorsanalysisandelastictimehistoryanalysisunderearthquakeaction,inordertoinvestigateitsseismicperformanceandprovidetheoreticalbasisfortheapplicationofthe500MPainthehigh-risemultipletube-framestructure.
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【Keywords】High-risemultipletube-framestructure,500MPasteelbar,Finiteelementanalysis,Elastictimehistoryanalysis,Seismicperformanceanalysis
目前,世界各国的建筑已向大型化方向发展,为提高大型建筑物的安全性,国外建筑行业已普遍使用综合性能好、强度高的钢筋［1］,在欧、美等发达国家,500MPa级的钢筋应用已经较为广泛,在我国,500MPa级钢筋已经列入了国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010-2010［2］,规范中规定了500MPa级钢筋的强度标准值、设计值,弹性模量等力学性能指标,并且近几年相应的500MPa级钢筋混凝土构件的性能试验也有了初步的成效,研制一种强度高和综合性能好的钢筋,已成为钢筋混凝土结构在建筑工程领域发展的必然趋势［3］,为尽快使我国的混凝土结构用钢筋与发达国家接轨,推广500MPa级钢筋在工程中的应用,开展以500MPa级钢筋作为主要受力筋的结构性能研究是非常重要和迫切的.
图1结构计算模型
1.工程概况
该工程为一12层病房楼,一层层高3.95m,2层标准层层高3.7m,2层以上标准层高3.45m,总高度42.15m,结构安全等级二级,地基为Ⅱ类场地,地面粗糙度B级,抗震设防烈度为7度,设计地震分组为第一组,抗震设防类别为乙类,结构形式为框架――剪力墙结构,混凝土环境类别：地上为一类,抗震等级：框架为三级,剪力墙为二级,.各构件混凝土强度等级：柱为C50,梁为C40,剪力墙为C30,板为C25,板厚100mm,钢筋的强度等级：柱、梁受力钢筋的为HRB500级,箍筋为HRB335级,剪力墙受力筋、分布筋为HRB335级,板分布筋为HRB335级,剪力墙厚度为300mm.结构的计算模型如图1所示.
2.房屋结构的模态分析
采用整体式有限元模型,对结构的计算模型进行模态分析,SATWE软件程序采用空间杆单元模拟梁、柱及支撑等杆件,用在壳元基础上凝聚而成的墙元模拟剪力墙,并获得了结构的振动周期（平动周期和扭转周期）、周期比和相对应的振型等结构动力特性数据.
《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010（以下简称《高层规程》）3.4.5条规定：“结构扭转为主的第一自振周期Tt与平动为主的第一自振周期T1之比,A级高度高层建筑不应大于0.9,B级高度高层建筑、混合结构高层建筑及本规程第10章所指的复杂高层建筑不应大于0.85”.本工程第一扭转周期Tt等于0.4467s,第一平动周期T1等于0.8253s,所以周期比为Tt/T1等于0.541<0.9,满足规范要求.?
3.地震作用下楼层剪力、剪重比、弯矩的分析
《高层规程》5.1.13条规定：“抗震计算时,宜考虑平扭耦联计算结构的扭转效应,振型数不应少于15,对于多塔结构的振型数不应小于塔楼数的9倍,且计算振型数应使振型参与质量不小于总质量的90%”.本工程中X方向的有效质量系数为99.11%,Y方向的有效质量系数为98.42%,均满足规范要求.结构的最大楼层弯矩、剪力曲线如图2、图3所示.
出于结构的安全考虑规范规定了各楼层水平地震剪力的最小值,规定了不同烈度下的最小剪力系数即为剪重比,它等于楼层的剪力和该楼层以上的结构重力之比.该值若不满足要求,说明结构有可能出现比较明显的薄弱部位.本工程中X方向和Y方向的楼层最小剪重比分别为3.72%、4.30%,均满足规范规定的楼层最小剪重比1.60%.
4.楼层位移的数据分析
控制结构的层间位移,使结构和非结构构件免于破坏或不致出现大的破坏,是结构抗震设计的首要目标［4］.结构在地震作用下(含偶然偏心作用)的最大楼层位移、层间位移角如图4、图5所示.由图形可以看出,该结构在多遇烈度地震作用下,X方向的楼层最大位移是11.9mm,最大层间位移角为1/2807,Y方向的楼层最大位移是9.7mm,最大层间位移角为1/3568,均满足规范要求,位移比也满足《高层规程》要求,并且层间位移角还有很大富余空间,说明了采用了HRB500级钢筋作为受力钢筋的高层抗剪结构具有良好的抗震能力,在正常使用状态和多遇烈度地震作用下,该结构X和Y两个方向均满足规范相关的侧移限制,并且不存在明显的薄弱层.
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图2最大楼层弯矩曲线
图3最大楼层剪力曲线
图4最大楼层位移曲线
5.房屋弹性动力时程分析
不同的地震波,将会发生不同的结构反应［5］.本文采用的地震波为：RH4TG040(人工波,特征周期0.4s,主方向峰值加速值100cm/s2),TH4TG035(天然波,特征周期0.35s,主方向峰值加速值1194.3cm/s2)；TH4TG040(天然波,特征周期0.40s,主方向峰值加速值86.2cm/s2),主分量峰值加速值都为35cm/s2.
5.1地震作用下原模型房屋结构位移分析.
（1）结构的位移随楼层的增加而增加,最大位移均出现在第12层,X方向最大位移为11.1mm,平均地震反应最大响应值为9.63mm,增幅为-13.2%,Y方向的最大位移为0.4mm,平均地震反应最大响应值为0.39,几乎吻合,说明动力时程分析的结果是合理的.
（2）X、Y方向的位移曲线没有重合,说明原模型房屋结构具有扭转效应,这与振型模态分析一致.
（3）结构主方向平均地震反应的最大层间位移角曲为1/3450（出现在第9层）,与结构在地震力作用下的X方向最大层间位移角1/2808（出现在第9层）结果一致,说明最大层间位移角就是出现在第9层,次方向的最大层间位移角均为1/9999.
（4）主方向和次方向的平均地震反应最大层间位移角分别为1/3450、1/9
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