跃层结构层刚度比研究.pdf

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1、·48·2014年第2期2014年4月SichuanBuildingMaterials第40卷总第178期DOI:10.3969/j.issn.1672-4011.2014.02.022跃层结构层刚度比研究12刘纪坤,巢斯(1.同济大学建筑工程系,上海200092;2.同济大学建筑设计研究院(集团)有限公司,上海200092)摘要:跃层结构属于竖向不规则结构,根据我国规θ、θ—第i层和第i+1层的层间位移角;ii+1范,需对结构的层刚度比进行限制。层刚度比存在不同的1．3等效剪切刚度比计算方法,各方法所得到的结论也不尽相同。对不同跃层KGAhsiiii+

2、1G==(3)面积的框架结构建立了sap模型,并分别进行阵型分解反GiKGAhsi+1i+1i+1i应谱法计算和弹塑性时程分析,按照不同计算方法分别得式中G—第i层混凝土剪切模量;i到各模型的楼层刚度,以及弹塑性状态下的层间位移角。A—第i层折算抗剪截面积;i分析结果显示,等效侧向刚度比能够有效地预测结构在塑h—第i层层高。i性状态下软弱层的出现。1．4楼层的等效侧向刚度比关键词:跃层结构;层刚度比;时程分析Kheq1,i+1iγ=(4)中图分类号:TU311文献标志码:Beq1Kheq1,ii+1文章编号:1672-4011(2014)02-0048-03PK=(

3、5)eq1,iΔ0前言式中K—第i层的等效侧向刚度;eq1,i合理的建筑形体和布置在抗震设计中非常重要,我国规P—作用在楼层顶部的集中力;范对建筑方案的规则性提出了强制性要求。层刚度比常用Δ—集中力作用下的楼层顶点位移;于判断结构竖向刚度规则性,直接影响着结构的抗震性能。hi—第i层层高;GB50011-2010《建筑抗震设计规范》(以下简称《抗公式(1)是《高规》规定的层刚度计算方法,由于跃层规》)并没有给出具体的层刚度计算方法,但是在3．4．3、部分缺少侧向支撑,跃层柱所承受的地震剪力并没有直接3．4．4条文说明中指出,对于侧向刚度的不规则,建议根据对一层的层间

4、位移做出贡献,因此,以底部所有柱底剪力结构特点采用合适的方法,包括楼层标高处产生单位位移值之和计算得到的底层层刚度势必偏大。所需要的水平力、结构层间位移角的变化等进行综合分析。公式(2)对相邻层层间位移角的相对大小进行比较,该JGJ3-2010《高层建筑混凝土结构技术规程》(以下简称《高比值能够直接反映结构在弹性状态下侧向变形最大的楼层。规》)中第3．5．2条规定楼层侧向刚度按照楼层剪力与层间公式(3)仅考虑了结构竖向构件的尺寸大小,而忽略了位移之比来计算。但跃层结构因跃层柱的存在而使得层概梁对柱的约束作用、竖向构件的布置等因素。对于由侧向念模糊,规范所给层刚度比的

5、计算方法是否仍然适用于跃约束构件缺失而导致刚度变化的跃层框架结构来说,这种层结构值得探讨。方法是显然不合适的,在本文的分析中,将不再考虑该计算方法。1楼层刚度比的定义公式(4)计算时将单个楼层取出(在跃层柱存在时,将跃层柱所在各楼层作一整体取出),并将楼层底部视为固定楼层刚度比主要有以下几种定义:端,这样求得的楼层等效侧向刚度从基本概念出发,较真1．1按楼层剪力和层间位移计算楼层侧向刚度实的反映了楼层的实际刚度。VΔii+1γ=(1)iVΔi+1i2计算模型式中γ—第i层和第i+1层的侧向刚度比;i本文共采用5个分析模型(见图1~5),均为8层钢筋混凝V、V—第i层

6、和第i+1层的地震剪力标准值,kN;ii+1土框架结构,各模型底层分别设置不同比例的跃层柱,底层平面Δ、Δ—第i层第i+1层在地震作用标准值作用下的ii+1布置如下所示(图中百分数为跃层面积与层总面积之比):层间位移,m。采用该种方法计算时,底层地震剪力标准值的取值存在两种方式:一种以底部所有柱底剪力值之和作为底层剪力,第二种方式仅计算非跃层柱部分。1．2通过层间位移角比来衡量侧向刚度变化θi+1γ=(2)θiθi式中γ—第i+1层和第i层的层间位移角比;θi作者简介:刘纪坤(1988-),男,河南商丘人,硕士研究生,研究方向:混凝土。图1模型一底层布置图/0图2模

7、型二底层布置/20通信作者:巢斯(1956-),男,上海人,高级工程师,研究方向:混凝土。2014年第2期·49·第40卷总第178期SichuanBuildingMaterials2014年4月对于标准结构,存在跃层柱时结构的重力荷载代表值减小,地震作用下底层的地震剪力均小于标准结构,同时由于各模型的主要振型周期均大于场地特征周期且随跃层面积的增加而增大,地震影响系数相应减小,进一步减小了底层的地震剪力。但是由于底层和二层楼层刚度的严重降低,在较小的地震剪力作用下,底部两层的层间位移角仍大于标准结构。根据公式(1)、(2)、(5),计算得到各模型的