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某12层不规则框架-剪力墙结构高层办公楼因为要满足建筑用地要求及功能要求,结构主体部分以45o的角度连接。本文以该设计中的高层为研究对象,采用三维软件对该高层结构的方案优选和抗震性能比较,进行了框架-剪力墙结构在多遇地震下的弹性阶段、罕遇地震下的静力弹塑性分析和动力弹塑性分析,揭示在多遇和罕遇地震作用下不规则结构实际的屈服机制。主要取得了以下成果: 1)反应谱分析结构最大层间位移角出现在第四层,结构的主要振型为横向平动,结构平面横向和纵向的抗侧刚度相差较大。结构长宽比虽不大,但结构为非对称结构,结构在纵向的抗侧刚度远大于横向;说明横向的抗侧刚度相对较小,故在地震作用下,纵向的顶点位移小于横向的顶点位移,结构的侧向位移由横向的地震起控制作用。本文分析该不规则结构时应该主要以横向为控制方向。 2)静力弹塑性分析结构各层都对应一个层间位移角和层剪力的一个拐点,拐点两端的层间位移角出现较大的突变,说明该拐点就是结构在出现破坏性裂缝前的层间位移角限值,对应的是实际中的不规则结构的具体楼层,会因材料、截面和结构体系的不同而改变,该限值可以作为结构设计的参考指标。结构在罕遇地震作用下具有一定的延性,能够满足“大震不倒”的性能要求。同时,不规则结构的静力弹塑性层间位移角在7层以下差别不大,但在8层以上增长得较快,结构的11层和12层是结构的薄弱层。 3)动力弹塑性分析结构中低层的层间位移角在基本组合和标准组合下差值较小,随着层数的增加不断变大,结构在地震作用下呈现出良好的的振动特性,结构的整体性较好,虽然部分楼层在地震作用下虽变形过大,但不会出现中间层垮塌等严重破坏。结构的Pushover分析和弹塑性时程分析天然波和人工波产生的层间位移角要小,但是两者之间整体走势一致,没有产生较大的突变。不规则结构在动力时程分析的最大层间位移角均产生在第12层,在罕遇地震作用下会发生破坏,故应该采取加固措施以保证了该结构满足性能要求。 4)选取了四个结构方案,最大塑性层间位移角都超过了限值0.02(1/50),结构抗震性能强弱顺序为:A(15°)> C(45°)> D(60°)> B(30°),虽然最佳结构是A(15°),但是该结构方案长度较大不满足建筑用地的需求,C(45°),也就是原始方案,在可选择的方案中抗震性能最佳。证明了结构层间位移角超限并不是因为结构两部分的连接角度过大或者过小引起的,当结构在罕遇地震作用下超过该限值可能破坏的情况下,因此可以选择该45°的连接角度方案加强薄弱层重新进行分析计算,模拟抗震铰支座和抗震阻尼器单元,反复调整使结构满足抗震性能要求。 5)结构静力弹塑性分析和动力弹塑性分析表明,结构静力弹塑性分析(Pushover分析)计算得到的结构楼层地震响应低于动力弹塑性时程分析得到的相应数值。因此,“抗震规范2010”要求对不规则结构的抗震性能评估应采用上述两种方法进行分析对比以确保高层结构的抗震安全是合理的和必要的。