小高层建筑不同结构体系对比研究

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随着我国近年来经济的快速发展,城镇化水平的不断深入,稀缺的土地资源和快速增长的人口数量之间的矛盾日益突出,高层和小高层建筑的出现很好的解决了这一问题,成为目前地产开发项目中的主要类型。由于与高层建筑相比,小高层建筑有着容积率较低,居住感舒适等诸多优点,从而得到市场的广泛青睐。而小高层建筑在设计时可供选择的结构形式较多,为了选出最优的结构方案,有必要对各种结构形式的抗震性能和经济性能进行对比分析,得出它们之间的差异。为今后此类建筑在结构设计方案选型时提供参考依据。本文以山西某地一11层的实体小高层建筑原型为研究对象,并且将其屋面部分进行了适当的简化,仅选取其标准层建立结构模型,分别采用不同的结构体系进行计算分析,对比其在地震作用下的抗震性能指标,并分析其经济性能。另外,由于纯框架结构对建筑平面功能的影响较大,即露柱、露梁等缺点比较严重,且单纯地用于高层建筑中抗侧刚度较小,抗震性能差,因此在进行结构计算分析时,对纯框架结构将不再纳入分析范围,将重点放在剪力墙结构、框架剪力墙结构上。根据现有的理论研究成果,本文主要做了以下的工作:1.以建筑设计为条件,在结构设计软件PKPM中按两种结构体系建立计算模型。根据计算结果对设计不合理之处进行调整,使分析模型满足设计要求,并进行工程量统计分析经济性能。2.对调整合理的分析模型在有限元分析软件MIDAS/GEN中建立模型。对两模型进行多遇地震作用下的模态分析,获得结构自振周期,各自振型下对应的结构变形形式;进行地震反应谱分析,得到两结构在地震力作用下的层位移、层间位移和层间位移角等信息;对两结构模型进行多遇地震作用下时程分析补充计算,选取两条天然地震波和一条人工波加载至结构模型,得到两结构在三条不同地震波下,顶层节点的位移时程响应曲线、层位移及层间位移和结构底部剪力等时程响应结果。通过分析两种结构体系的特点,对比其抗震性能以及经济性能,本文建议在较高设防烈度地区对于小高层建筑结构的体系宜优先选用剪力墙结构。这对以后小高层建筑在结构选型方面有了理论依据。
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