不同高位轉換層對部分框支剪力墻結構的影響

趙順 李九

(山西省建筑設計研究院，山西太原 030013)

1 模型介紹

某擬建工程結構類型為部分框支剪力墻結構。建筑下部為框架結構，上部為剪力墻結構。結構總高度為76.8 m，地下1層，地上20層，地下1層層高4.8 m，地上1層～20層層高3.6 m。從本文的研究目的出發，在進行上部結構分析的時候，去除地下室部分。結構平面布置如圖1所示。

圖1 結構平面圖

為對比轉換層高度不同對部分框支剪力墻結構受力性能的影響，分別建立轉換層位置不同的四個模型，轉換層依次位于第1，3，6，9 層，模型分別記為 M1，M3，M6 和 M9。

2 各模型動力特性對比

各模型各個振型的周期如表1所示，對比折線圖如圖2所示。

由以上對比可以看出，轉換層位置對于結構周期的影響主要有兩點:

前三個振型的周期隨著轉換層位置的提高而逐漸減小，說明在此結構中，轉換層位置提升可以增大結構的抗側剛度，這是由于轉換層下使用的框架柱截面較大，以至于底部框架層的增多使結構抗側剛度變大，從而周期減小;第四振型的周期隨轉換層位置的升高而升高，更高階振型的周期隨轉換層位置的變化并無明顯變化。

圖2 周期對比

圖3 X向和Y向地震作用下平均層間位移對比

圖4 X向和Y向地震作用下層剪力對比

3 各模型地震作用下的位移比較

各模型在X向和Y向地震作用下的平均層間位移如表2所 示。對比折線圖如圖3所示。

表2 X向和Y向地震作用下各樓層平均層間位移mm

由X向和Y向地震作用下各模型平均層間位移可以看出，轉換層位置的變化對于該性能參數的影響主要有:

當轉換層在首層時，位移曲線表現出明顯的彎曲形，基本沒有突變;轉換層在上部時，在轉換層處曲線存在突變點，由于轉換層構件截面較大，因此在轉換層處結構剛度較大，從而層間位移在曲線上表現出變小的突變點，隨著轉換層位置的提高，此突變點也上升;隨著轉換層位置的提升，轉換層下部樓層的層間位移有明顯增大的趨勢，而轉換層上部樓層的層間位移呈現略有降低的特點。

4 不同模型層剪力對比

各模型在X向和Y向地震作用下的層剪力如表3所示。對比折線圖如圖4所示。

表3 X向和Y向地震作用下各模型層剪力對比

由各模型在X向和Y向地震作用下的層剪力對比可以看出，轉換層位置的升高對層剪力的影響主要有:轉換層位置的升高對上部樓層層剪力影響較小;下部樓層層剪力數值隨著轉換層位置的升高而增大，并且在轉換層由第三樓層提升至第六樓層時變化最為明顯;層剪力曲線在轉換層位置有突變的趨勢。

5 結語

通過對轉換層位置不同的幾個模型進行有限元計算，得出關于不同高位轉換層對部分框支剪力墻結構受力性能的一些影響，主要結論如下:1)轉換層位置對于結構周期的影響主要有兩點:前三個振型的周期隨著轉換層位置的提高而逐漸減小，第四振型的周期隨轉換層位置的升高而升高，更高階振型的周期隨轉換層位置的變化并無明顯變化。2)轉換層位置的變化對于該性能參數的影響主要有:當轉換層在首層時，位移曲線表現出明顯的彎曲形，基本沒有突變;轉換層在上部時，在轉換層處曲線存在突變點，隨著轉換層位置的提高，此突變點也上升;隨著轉換層位置的提升，轉換層下部樓層的層間位移有明顯增大的趨勢，而轉換層上部樓層層間位移呈現略有降低的特點。3)轉換層位置的升高對層剪力的影響主要有:轉換層位置的升高對上部樓層層剪力影響較小;下部樓層層剪力數值隨著轉換層位置的升高而增大，層剪力曲線在轉換層位置有突變的趨勢。