本文選題：鋼結(jié)構(gòu)增層 + 層間隔震��； 參考：《吉林建筑大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：增層改造是解決城市核心區(qū)域房屋土地面積不足的重要手段,其中輕型鋼結(jié)構(gòu)增層方法以自重輕、工業(yè)化程度高、施工方便迅速、柱網(wǎng)布置靈活、經(jīng)濟效益明顯等優(yōu)勢受到廣泛應(yīng)用。但采用輕型鋼結(jié)構(gòu)增層,會不可避免的產(chǎn)生上下兩部分剛度的差異,同時結(jié)構(gòu)整體的周期、阻尼比等特性會發(fā)生較大變化,不利于結(jié)構(gòu)整體的抗震性能。對此,傳統(tǒng)的解決辦法是對原結(jié)構(gòu)進行抗震加固,這種方法雖提高了構(gòu)件的承載能力,卻沒有從根本上解決“上柔下剛”的本質(zhì)。而層間隔震技術(shù)通過布置隔震支座,延長結(jié)構(gòu)自振周期,增大阻尼比,可以“間接”的解決此類問題。本文結(jié)合工程實例,運用ANSYS有限元分析軟件,依據(jù)現(xiàn)行國家規(guī)范規(guī)程,針對鋼結(jié)構(gòu)增層后的整體抗震問題,對四層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)增加三層鋼結(jié)構(gòu)、四種帶不同型號隔震支座增加三層鋼結(jié)構(gòu)進行靜、動力計算分析,總結(jié)規(guī)律。主要研究內(nèi)容包括:(1)從結(jié)構(gòu)自身特點考慮,采用瑞雷阻尼理論計算結(jié)構(gòu)阻尼比,并最終確定了本課題研究的混合結(jié)構(gòu)阻尼比取值為0.035,并驗證了所得結(jié)果的合理性。(2)使用ANSYS軟件對原四層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)增加三層、帶隔震增加三層等情況,建立單榀框架模型進行靜力分析。研究表明,在地震力作用下直接增層結(jié)構(gòu)的頂部水平位移值要比原結(jié)構(gòu)大許多,且變形主要集中在上部結(jié)構(gòu);而采用隔震增層方案后,由于隔震層提供了可靠的抗側(cè)剛度,所以上下部結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定,變形主要集中在隔震層,保證了建筑物的安全。(3)使用ANSYS軟件對原四層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)及直接增加三層、四種不同隔震支座增加三層建立六種三維模型,采用振型分解反應(yīng)譜法及時程分析法在EI-Centro地震波、Taft地震波及一條人工地震波的作用下進行計算分析。結(jié)果表明,在多遇地震多用下,采用隔震增層的結(jié)構(gòu)同比直接增層結(jié)構(gòu)基本周期延長約60%,結(jié)構(gòu)最大層間位移平均降低了約44%,樓層最大剪力降低了45%~55%,最大變形均發(fā)生在隔震部分,有力保證了地震作用下建筑物的安全性。(4)通過總結(jié)在三條地震波作用下的六種結(jié)構(gòu)的計算結(jié)果可以發(fā)現(xiàn),一味的選擇大尺寸、大鉛芯直徑的隔震支座不但會徒增施工難度也會造成經(jīng)濟上的浪費,并且表現(xiàn)力也欠佳。針對本文涉及的實際工程,采用20個GZY500-100型隔震支座作為隔震層布置于新老結(jié)構(gòu)交界處,上部增加三層鋼結(jié)構(gòu),是最為科學(xué)經(jīng)濟的增層方案。(5)對本課題所研究的隔震增層結(jié)構(gòu)采用壽命經(jīng)濟分析法進行經(jīng)濟性分析,計算結(jié)果表明,盡管在初始造價上會產(chǎn)生1.47%(5.18萬元)的額外費用,但從全壽命周期來計算,由于隔震層的設(shè)置可以極大的降低災(zāi)害損失,采用隔震的結(jié)構(gòu)去除維修及初始造價上的差價仍可以節(jié)減少46.07萬元的費用,所以引入隔震后的體系經(jīng)濟效益還是很明顯的。
[Abstract]:Storey increasing is an important method to solve the shortage of land area of housing in urban core area. Among them, the light steel structure has the advantages of light weight, high degree of industrialization, convenient construction, flexible layout of column net, and so on. Economic benefits are obvious and other advantages are widely used. However, the increase of light steel structure will inevitably cause the difference of stiffness between the upper and lower parts. At the same time, the period and damping ratio of the whole structure will change greatly, which is not conducive to the seismic performance of the whole structure. For this reason, the traditional solution is to strengthen the original structure against earthquake. Although this method improves the bearing capacity of the members, it does not fundamentally solve the essence of "up, soft and rigid". The interstory isolation technology can solve this kind of problems indirectly by arranging isolation bearings, prolonging the natural vibration period of the structure and increasing the damping ratio. In this paper, combined with engineering examples, according to the current national code, according to the ANSYS finite element analysis software, the three-story steel structure is added to the four-story reinforced concrete frame structure in view of the whole seismic problem after the steel structure has been added to the floor. Four kinds of three-story steel structures with different types of isolation bearings are calculated and analyzed, and the rules are summarized. The main research contents include: (1) considering the characteristics of the structure, the Rayleigh damping theory is used to calculate the damping ratio of the structure. Finally, the damping ratio of the hybrid structure studied in this paper is determined to be 0.035, and the reasonableness of the obtained results is verified. The ANSYS software is used to add three stories to the original four-story reinforced concrete frame structure and to increase the three layers with earthquake isolation. A single frame model is established for static analysis. The results show that the horizontal displacement at the top of the structure directly increased by seismic force is much larger than that of the original structure, and the deformation is mainly concentrated in the superstructure. Therefore, the upper and lower parts of the structure are relatively stable, and the deformation is mainly concentrated in the isolation layer, which ensures the safety of the building. It uses ANSYS software to directly add three stories to the original four-story reinforced concrete frame structure. Six kinds of three-dimensional models were established by adding three layers of four different isolation supports. The time-history analysis method of mode decomposition response spectrum method was used to calculate and analyze the EI-Centro seismic wave and an artificial seismic wave. The results show that, under the condition of frequent earthquakes, the basic period of the structure with isolation and increasing layer is prolonged by about 60 times compared with that of the direct increase structure, and the maximum floor displacement of the structure is reduced by about 44.4 percent, the maximum shear force of the floor is reduced by 45 / 5555 and the maximum deformation occurs in the isolation part. By summing up the calculation results of six kinds of structures under the action of three seismic waves, it can be found that large size is always chosen. The isolation bearing with large lead diameter will not only increase the difficulty of construction, but also cause economic waste and poor performance. In view of the actual engineering involved in this paper, 20 GZY500-100 isolation supports are used as isolation layers at the junction of new and old structures, and three stories of steel structures are added to the upper part. It is the most scientific and economical adding layer scheme. (5) the economic analysis of the isolated layer structure studied in this paper is carried out by using the life economic analysis method. The calculation results show that, although the additional cost of 1.47 yuan (51800 yuan) will be incurred in the initial cost, But from the whole life cycle calculation, because the isolation layer can greatly reduce the disaster loss, using the isolated structure to remove the maintenance and the difference in the initial cost can still save 460700 yuan of the cost. So the system economic benefit after introducing isolation is very obvious.
【學(xué)位授予單位】：吉林建筑大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TU392.5;TU352.11

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本文編號：1910027