当前的世界环境

介绍

对不规则结构的质量，刚度和抗性分布的研究已经在远低于研究计划中的扭转不规则性的影响的高度低得多。在先前的研究中，被质量分布的不连续性引起的高度不规则被认为是高度的刚度和抗性。然而，这方面的研究和法规和条款的结果明确表明了不规则影响对结构地震行为的重要性。不连续性对建筑物高度的任何类型不规则性影响的研究。建模和施加地震载荷的方法在这种建筑物中是重要的，此外，增量分析用于估计建筑物中的地震参数，计划中的违规行为（Chopraet al .,2004)。一些研究也进行了在刚度不规则的结构，但与软第一层(Esteva等。，1992），（Ruiz等.， 1989)，许多研究人员已经研究了不规则高度建筑的地震反应(Valmundsson等, 1997), (Salawdeh等, 2009)。在其他的研究中，已经对铺设的结构进行了研究[(平托et al .,1995年),(黄等.， 1994)，(阿兰达等.， 1984)， (Shahrooz, b.m等.， 1990)，(Wood, s.l。et al .,1986)]。

由于城市地区对建筑的限制，通常使用地下室地板。不同用途(车库、仓库等),缺乏开口在地下室的结构层的上部结构相比,和土壤保持系统在建筑的存在会导致不同的横向荷载的结构系统和显著增加横向刚度的地下室地板。地下室楼板对抗震性能的影响研究还不多。而建筑高度剪力分布规律所提供的关系，与刚度水平的变化无关。此外，地面层的位置在法规中有定性的定义，这反过来又直接影响有效抗震重量、分析和设计过程。在本研究中，研究了地下室楼层对结构高度地震横向荷载分布的影响。

地面运动结构与特征建模

采用4层和8层3孔混凝土二维弯矩框架分析模型，评估刚度变化对建筑高度的影响。研究框架既没有地下室楼层(作为基本模型)，也有地下室1、2和3层。这些框架包括6米长的开口，4米高的主要楼层和3米高的地下室。利用SAP 2000 V15软件对框架进行了分析、建模和设计。混凝土框架为土壤类型3,平均的灵活性住宅用途,和地震风险高的地区被上载按照2800 - 84标准(建筑和房地产研究中心,2010)和基于极限状态设计方法在第九期的[(Chopra国家建筑法规et al .,2004年),(鲁伊斯et al .,1989)]。

图1:带有3个开口的4层和8层框架的剖面图 点击此处查看数字

采用谱分析方法和符合抗震设计谱的7个地震地震动分别进行了动力分析和反应史分析。表1显示了地震动的特征。在没有地下室的框架中，地面运动被缩放，地下室具有不同的楼层和开口数量。根据2800- 84标准(建筑和住房研究中心，2010)，首先对每个框架的7个地面运动的响应谱取平均，然后与标准设计在0.2 T和1.5 T频率范围内进行比较。标度因子的确定方法是平均值不低于标准范围内对应值的1.4倍。(T为框架的试验频率周期)，然后将得到的比例系数乘以另一个系数，使每次地震动反应历史分析得到的基底剪力等于等效静基底剪力的85%。对于无地下室且有一定层数的每一榀框架所得到的系数，也适用于有地下室层的框架。图2显示了一个地面运动的例子。

本研究将时程分析得到的基底剪力及不同楼层的地震力分布与规范值进行了比较。根据《建筑物抗震设计规范》(2800- 84标准)和下列公式，通过等效静力分析计算基底剪力，分布在建筑物的高度上:

在哪里Fi为层i处的侧向力，V为底层的剪力FT为n层楼板高度的额外侧向力，由下式决定:

F_t电视(2)= 0.07

式中，T为结构的基本频率周期。t力不应被认为高于0.25V，在t等于或小于的情况下。0.7秒，可以认为等于零。

表1:地面运动特征

地下室楼板解析模型及刚度

考虑到本研究的目标之一是评估地下室楼板刚度的影响，这里将研究地下室楼板刚度变化建模的方法。首先，得到了弯矩框架中第一层的抗弯刚度，并通过在原模型基础上增加剪力墙的方法相应地应用了地下室楼层的刚度。确定了墙体的截面，使其在2、6、10三种模式下的侧移刚度与原框架中一楼的刚度相等。图2为考虑地下室2层的3开孔4层框架地下室楼层刚度的样例结果。图3显示了基于7次地面运动的平均结果，跨建筑高度的层剪力随地下室楼层刚度的变化。根据不同地下室楼层刚度变化条件下的结果，考虑地下室楼层剪力墙模型的一层刚度为原框架刚度的10倍，为了便于对比分析结果，得到更真实的分析结果，与既有建筑地下室楼板刚度进行比较。

图3:4层3开口框架，考虑地下室1、2、3层，各楼层跨高剪力分布 点击此处查看数字

结果

采用谱法和线性反应历史对有无地下室楼盖的框架进行了分析。在反应史分析中，根据表1使用了7个地震地震动。根据本研究的方法，由这些动力分析得出的楼板剪力分布与地震规范(2800- 84标准)的分布进行了比较。

在本节中提出的结果阵列中，地面运动数如表1所示。在本节中，介绍了4个故障框架的分析结果以及带有3个开口的8个故事框架。

帧的动态规格

无地下室和地下室1、2、3层的4层和8层框架的动力参数、结构的频率周期和三种主要模式的质量参与百分比如表2所示。地下室楼盖的刚度是底层楼盖刚度的10倍，但地下室楼盖的存在对结构3种主要振型的频率周期影响不大。但是，地下室楼层的存在使得高阶振型的质量贡献率普遍增大。

表2：具有和地下室的动态框架的特征 点击这里查看表格

带有3个开口的4层框架的结果

图4以下降顺序示出了4个故事框架的动态分析，其中3个开口，框架，没有地下室，分别为1,2和3个地下地板。在这里，地下室在垂直轴上被标记为负水平。在每种情况下，左图显示了7个地面运动的动态分析结果和响应历史分析的平均值。响应历史分析的中间图显示了平均结果，平均+标准偏差和平均标准偏差。并且右图比较了地面运动的平均楼层的剪切变化，并在2800-84调节中的不同地板剪切分布的光谱分析。

图4:3开口4层框架各高度剪力分布 点击此处查看数字

8个故事框架的结果3个开口

图4为无地下室框架和地下室1、2、3层框架的3层开口8层框架的动力分析结果，由高到低依次为。在这里，地下室在垂直轴上被标记为负水平。图4的描述与图3类似。

图5:带有3个开口的8层框架的剪力分布 点击此处查看数字

讨论和比较结果

对于4层和8层不同地下室层数的框架，根据图4和图5中对建筑高度的反应历史分析，将不同楼层的剪力分布与2800-84标准的谱分析和静力分析进行对比。将动力分析剪力与规范中剪力分布进行对比，发现:根据规范，结构高度剪力分布与分析和实验频率周期略有不同，可以忽略不计。根据动力分析，结构上部楼层的剪力大于规定的剪力，而下部楼层的剪力大于规定的剪力。4层结构低层剪力计算结果与规范分布结果较为接近。4层结构的反应主要是由于第一阶模态，而8层结构的反应中更高阶模态参与的影响更为明显。

为了研究地下室和地下室层数对地震荷载跨高度分布的影响，图5分别给出了4层和8层结构的7种地面运动的平均剪力分布。而在图6所示的4层框架中，地下室层的存在对弯矩框架各层剪力分布的变化影响更大。地下室1、2和3层对混凝土4层框架的首层剪力增加量的影响分别为3、5和13%，与没有地下室层的框架相比。保守地假设弯矩框架层和地下室层的有效重量相等，则地下室层为1、2和3层的4层框架结构的总重量将分别增加27、48和70%。地下室1层、2层和3层对混凝土8层框架一楼剪力变化的影响，与无地下室层框架相比，分别为-5、-4和+3。假设弯矩框架层和地下室层的有效重量相等，当8层框架中有1、2、3层地下室时，整个结构的重量将分别增加13%、28%和40%。

基于上述情况，与上层楼（超过10倍）的基础底板的存在具有相当大的横向刚度，对较高地板的剪切变化没有太大影响。在8层框架中，这种差异可以忽略不计，以便地下室地板对鞋面剪切有任何影响。换句话说，8层帧中的基础可以作为上述基础级（地面）。对于4层框架，基层的变化可以导致14％的不同地板剪切。预计此错误会随着帧楼层数量的任何增加而减少。在以下部分中，将确认为12层框架的真实情况。

图6:根据- A) 4层、B) 8层框架的平均剪力响应历史分析，不同楼层剪力分布对比 点击此处查看数字

结论

分析结果总结如下:

1. 地下室楼层对弯矩框架结构中三种主要模态的频率周期影响较小，但高阶模态的质量贡献率总体增大。
2. 根据经验和分析的频率周期，楼层的剪力分布和2800标准下的，差别很小。
3. 反应历程分析得到的框架上部楼层剪力大于规范确定的剪力。这种差异将减少较低楼层的框架。
4. The presence of basement floors don’t have any significant effect on the earthquake force distribution across the floors of the moment frame 8-story frame, whereas, for moment frame 4-story the presence of these floors will have a more significant effect on the shear of floors.
5. 对于8层框架，基础级可以被视为底层，但基层转移到地板的转移需要一些错误。随着框架数量的楼层的任何增加，可以减少此错误。

参考

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