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框支剪力墙是底部为框架、上部为剪力墙,剪力墙由底部框架支承的结构。框支剪力墙由于底部可以形成大的使用空间,因此,它特别适合于底部为商店、餐馆、车库和上部为住宅、旅馆、办公室的高层建筑。
框支剪力墙结构的特点是“上刚下柔”,即上部楼层的侧向刚度大于下部楼层,不利于抗震。型钢混凝土结构由于截面中配置了型钢,使构件的承载力、刚度大大的提高,这样不仅可以有效控制截面尺寸,而且延性也大大地提高,从而成为一种抗震性能很好的结构。鉴于框支剪力墙结构设计的困难和型钢混凝土结构的优良特性,本文认为把型钢混凝土结构应用到转换层结构设计中,可以发挥型钢混凝土结构的长处,来解决转换层结构设计所遇到的问题,尤其是结构抗震问题。
对于框支剪力墙结构,运用大型有限元结构分析软件SAP2000建立了一栋22层的框支剪力墙结构模型,对其进行了型钢混凝土梁式转换层和普通钢筋混凝土梁式转换层结构的反应谱分析与地震时程分析。结果表明,对框支剪力墙梁式转换层采用型钢混凝土构件在多遇地震作用下的抗震性能,较转换层处采用普通钢筋混凝土构件并不明显;进一步对在转换层处安装了粘滞阻尼器结构进行了动力时程分析,通过分析发现,设置粘滞阻尼器能够有效地降低整个结构的地震反应。地震时,输入结构的大部分能量由安装于底部的阻尼器所耗散,从而保护了主体结构,耗能减震效果明显。
进一步运用三维结构非线性分析与性能评估软件Perform-3D对普通钢筋混凝土转换层结构和型钢混凝土转换层结构进行了Pushover分析和动力弹塑性分析。结果表明,考虑到型钢混凝土构件较普通钢筋混凝土构件具有良好的延性和塑性变形,型钢混凝土转换层结构在罕遇地震作用下具有较好的表现。