钢-混凝土混合结构房屋抗震性能分析

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1、80低温建筑技术2015年第11期(总第209期)DOI：10．13905／j．cnki．dwjz．2015．11．028钢一混凝土混合结构房屋抗震性能分析杨超，黄呈伟，刘若飞，田毅，刘婷(昆明理工大学建筑工程学院土木工程系。昆明650224)【摘要】以昆明市某钢框架．核心筒混合结构商务楼设计为工程背景，分析钢梁与核心筒采用不同连接方式对结构侧向性能的影响。建立全部铰接模型与部分刚接模型，进行模态分析和反应谱分析，对比其动力特性和多遇地震下的侧向性能，分析研究其在高烈度地区的抗震性能。【关键词】混合结构；抗震性能；动力特性；反应谱分析【中图分类号】TU

2、398．2【文献标识码】B【文章编号】1001—6864(2015)11—0080—030引言分地震荷载和风荷载，抵抗倾覆弯矩。由于核心筒的在地震高烈度设防地区，随着建筑高度的增加，存在，可使交通、服务性区域集中布置于核心筒中，结结构抗震设计的难度逐渐增大。钢结构是高层建筑构布置灵活。发展的方向，但当高度较高时，由于纯钢结构的构件本文结合昆明地区的实际工程，通过有限元软件截面较小，侧向刚度较弱，一般在满足强度条件的情SATWE和ETABS进行数值模拟、分析，研究其在多遇况下，建筑的侧向位移较大，不满足侧向刚度要求，其地震时的抗震性能。舒适性也较差。因此

3、，在超高层建筑结构体系中，钢．1结构有限元计算模型混凝土混合结构得到了迅速的发展。结构的有限元模型以工程建筑设计为基础，并进钢框架一混凝土核心筒结构体系由钢框架和钢筋行了一定的简化，不考虑外围边框架和顶部钢架构，混凝土核心筒组成，钢框架承担结构大部分竖向荷将边框架自重和荷载折算为线荷载施加在外框架载，混凝土核心筒作为主要的抗侧力构件，承担大部梁匕图1有限元计算模型在进行多遇地震抗震分析时，结构模型应尽量符下面将建立采取上述两种不同连接方式的模型，合实际情况，满足承载力要求和刚度要求。ETABS建对其进行模态分析和反应谱分析，对比其动力特性和模时，剪力墙

4、采用壳单元，连梁采用开洞的方式。楼侧向性能。板不考虑面外刚度，采用膜单元，但在计算位移时定2动力特性分析义刚性隔板，相当于SATWE中的刚性楼板假定，减少采用ETABS和SATWE分别建模，计算楼面钢梁结构自由度，节约计算时间。与核心筒全部铰接模型和楼面钢梁与核心筒部分刚混合结构中，楼面梁与钢筋混凝土简体连接可采接模型的前18阶振型，两种模型的前六阶基本动力特用刚接或铰接。因此，本文建立了铰接模型和部分刚性见表1～表5。接模型，对连接形式进行了比选。铰接模型即为钢梁由此可见，两个模型的前六阶振型基本一致，第与核心筒的连接全部为铰接；部分刚接模型即为核心

5、一振型都为向平动，第二振型都为y向平动，可以筒角部与钢梁刚接，其余连接仍为铰接。说明结构方向刚度较y方向小。杨超：钢一混凝土混合结构房屋抗震性能分析81表1SATWE铰接模型前六阶振型周期表4ETABS部分刚接模型前六阶振型周期表5周期比(T3／T1)表2SATWE部分刚接模型前六阶振型周期两个模型的一阶和二阶振型质量参与分量相差不大，且都不超过70％，前六阶振型的质量参与分量之和未超过90％，说明两个模型高阶振型影响不可忽略。与部分刚接模型相比，全部铰接模型的周期较大，是因为ETABS和SATWE计算刚度中心的方法是UX、UY和RZ分别表示平动方向、

6、l，方向和绕不同的，说明全部铰接模型刚度较小。z轴扭转的质量参与系数。3反应谱法分析表3ETABS铰接模型前六阶振型周期反应谱分析时，采用CQC振型效应组合方式，考虑偶然偏心的影响。结构的刚重比计算结果见表6。表6刚重比Jp。一{i—·一SA．rWE⋯⋯⋯1—·一E1IABSl。一～～⋯叶⋯⋯⋯～ill4％8％12％16％20％4％8％12％l6％20％剪重比剪重比(x方向)(j防向)图2铰接模型剪重比图3刚接模型剪重比两个模型刚重比均大于2．7，满足规范要求，可不两个模型剪重比均大于3．2％，说明结构的自重考虑P一△效应。轻，刚度大，这也是混合结构的

7、优点之一。由于剪力剪重比(X方向)计算结果见图2和图3。墙对结构刚度的贡献效率比框架柱要高，因此混合结82低温建筑技术2015年第11期(总第209期)果用钢框架代替混凝土框架所损失的刚度可以通过右。对于该结构模型，无论部分刚接还是全部铰接，剪力墙来弥补，减小自重的效果显著。都存在着框架部分承担的剪力较小的问题。经计算分析，得出的层间位移角和位移比见表7、表9反应谱法底层框架柱承担底部剪力百分比表8。表7SATWE模型最大层间位移角和位移比表10反应谱法底层框架柱承担倾覆弯矩百分}表8ETABS模型最大层间位移角和位移比4结语(1)铰接模型与部分刚接模

8、型的动力特性基本一致，铰接模型位移比小于部分刚接模型，说明刚接模型在偶然偏心地震作用下的扭转效