【摘 要】
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为满足人们对于不同功能的要求,转换结构在高层建筑中的应用越来越多,形式也越来越多样化。目前应用最为广泛的梁式转换结构虽然具有传力明确、结构形式简单等优点,但在使用过程中也暴露出了诸多弊端,例如截面过大影响空间使用净高、转换梁刚度过大容易形成“强梁弱柱”的不利构造以及梁自重大造成转换层质量过大等等。斜柱转换结构的出现在一定程度上弥补了上述缺陷与不足,斜柱的设置提升了转换结构转换梁抗剪承载力,有效地减
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为满足人们对于不同功能的要求,转换结构在高层建筑中的应用越来越多,形式也越来越多样化。目前应用最为广泛的梁式转换结构虽然具有传力明确、结构形式简单等优点,但在使用过程中也暴露出了诸多弊端,例如截面过大影响空间使用净高、转换梁刚度过大容易形成“强梁弱柱”的不利构造以及梁自重大造成转换层质量过大等等。斜柱转换结构的出现在一定程度上弥补了上述缺陷与不足,斜柱的设置提升了转换结构转换梁抗剪承载力,有效地减小了转换梁的截面高度,稳定的“三角形”构造体系保证了转换结构的抗侧能力,在提高结构承载力的同时降低了转换层自重。然而斜柱转换结构也存在着结构应用上的缺陷,特别是在框支短肢剪力墙结构中,种种研究表明:斜柱转换结构虽然承载力比传统的梁式转换结构有较大的提高,但其延性性能以及耗能能力较差。因此,本文针对带斜柱转换的框支短肢剪力墙结构在应用上的不足,选取高层建筑中托短肢剪力墙的转换结构建立模型进行受力分析,研究斜柱转换结构的受力特点以及不同因素对其受力性能的影响。文章首先建立了斜柱式和梁式转换结构两组受力模型。通过单调水平荷载和竖向荷载作用下的直接对比分析,总结出了斜柱转换结构的受力特点和相比于梁式转换结构的优势与不足。试验研究表明:在有效降低转换梁截面的同时,由于斜柱对转换梁的支撑作用以及斜柱、转换梁、框架柱的稳定三角体系,斜柱转换结构拥有比梁式转换结构更为优良的抵抗竖向荷载和水平变形的能力;再者,转换梁净跨段受剪力影响较大,同时斜柱对于框支柱产生较大的水平推力,使转换梁净跨区段以及框支柱底端成为结构的薄弱点,成为影响斜柱转换结构延性及耗能能力等抗震性能的主要因素。随后文章分别建立了斜柱转换结构转换梁净跨区段不同配筋形式的四组受力模型、斜柱转换结构框支柱配型钢的四组受力模型。研究了拟静力试验中斜柱转换结构在竖向荷载和低周往复荷载作用下的受力特点、变形特征和破坏形态,讨论了结构承载能力、延性性能、刚度和滞回耗能能力等性能指标。研究表明:转换梁净跨区段斜向配筋的加强,延缓了净跨区段出现塑性铰的时间节点,提升了净跨区段最大塑性变形能力,进而增大了转换梁的抗剪承载能力,使结构的承载力、延性及耗能能力等得到提升;由于框支柱型钢的配置,斜柱转换结构的综合受力性能得到明显提升。在一定范围内随着框支柱型钢含钢率的增大,框支柱型钢与混凝土的协同工作能力得到加强,结构承载力、变形能力得到提高,但结构刚度退化速率有加快的趋势。而含钢率过大时,结构的承载力不会有太大的提升,反而结构各项性能指标因混凝土的提前退出而下降。文章总结出各种影响因素和构造形式下的受力特点,提出最优的结构形式,为斜柱转换结构的设计和应用提供了一些建议。
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