带分散筒的巨型结构抗震性能研究

发布时间：2020-10-12 01:26

　　 核心筒作为框架-核心筒结构的主要抗侧力构件,一般位于结构的中间,在罕遇地震作用下,核心筒因刚度过大而承担绝大部分地震力首先遭到破坏,而后外框架因刚度不足导致整个结构变形过大而迅速破坏。针对地震作用下核心筒破坏的问题以及框架-核心筒结构刚度相对集中的特点,利用分散筒结构的建筑和结构优点,本文将分散筒与巨型结构结合形成带分散筒的巨型结构,解决框架-核心筒刚度相对集中的问题,改善结构的抗震性能。本文首先采用非线性有限元软件对比研究带分散筒的巨型结构和框架-核心筒的抗震性能,分别从结构层间位移角、顶点位移、基底剪力等宏观参数和核心筒中剪力墙材料损伤等角度来对比研究两种结构体系的整体性能与地震损伤性能。在此基础上通过研究结构在地震作用下的能量反应探究带分散筒的巨型结构的强震损伤模式。最后,基于能量的评估标准,研究带分散筒的巨型结构关键性能参数对结构抗震性能的影响,为该结构体系抗震性能理论研究提供一定的基础。本文主要开展以下几个方面的研究工作:(1)为了评估强震作用下带分散筒的巨型结构的抗震性能,通过对比研究带分散筒的巨型结构和框架-核心筒结构在不同地震动作用下宏观参数和核心筒中剪力墙材料损伤情况,得出以下结论:在提供相同抗侧刚度的前提下,带分散筒的巨型结构地震响应小于框架-核心筒结构。核心筒中剪力墙材料损伤方面,在核心筒混凝土受压损伤的分布上,带分散筒的巨型结构比框架-核心筒结构更分散,主要分布在核心筒的底部以及巨型层附近,且损伤程度较框架-核心筒结构轻微,框架-核心筒结构出现严重损伤,而带分散筒的巨型结构仅出现轻度损伤。从控制核心筒中剪力墙损伤来看,带分散筒的巨型结构优于框架-核心筒结构。因此带分散筒的巨型结构能够改善核心筒的破坏问题,并能够将能解决核心筒刚度相对集中的问题,具有良好的抗震性能。(2)为了更全面的评估带分散筒的巨型结构的抗震性能和损伤模式,研究带分散筒的巨型结构在不同地震动特性对结构滞回耗能的影响以及能量在结构各楼层的分布情况以及各构件在各楼层的分布规律。对不同强度地震作用下地震能量在结构各层、各构件间的分配规律及各楼层和各构件间的能量传递、分布、累积、转化、耗散,建立地震能量反应与传统的地震反应和损伤之间的关系,确定结构地震损伤模式。地震作用下,带分散筒的巨型结构主要依靠滞回耗能和阻尼耗能抵抗地震输入能量,结构的主要滞回耗能分布在巨型层和结构底部楼层。结构中各构件的损伤状态反应了带分散筒的巨型结构的屈服顺序是先主结构后次结构,而主结构中的屈服顺序是先巨型梁后巨型柱(分散筒),巨型梁中的屈服顺序是先竖腹杆后斜腹杆。验证了带分散筒的巨型结构设计和强震作用下结构损伤模式的合理性。(3)为了研究带分散筒的巨型结构关键性能参数对结构抗震性能的影响,本文结合带分散筒的巨型结构的结构特点,提出结构的简化模型,推导出主次结构的抗侧刚度比,研究跨数、层数、主结构梁柱线刚度比和次结构梁柱线刚度比等关键结构参数对结构性能的影响,提出了主次结构抗侧刚度比的合理取值,并通过具体的模型分析了影响主结构梁柱线刚度比的结构参数对结构抗震性能的影响,为带分散筒的巨型结构的抗震性能研究提供一定的理论基础。
【学位单位】：广州大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TU973.31
【部分图文】：

广州大学硕士学位论文悬挂于其上，受力系统明确合理，充分发挥了钢材（受拉）和混凝土（受压）的性能[]。带分散筒的巨型结构在建筑层面上将电梯、楼梯、设备竖井以及公集中在分散筒中，从而解放了建筑平面中部空间，提供了功能布局的方便和灵大大地提高了有效面积的使用率。同时此种结构类型的内中庭是一个大尺度的，阳光大厦的采用以及利用屋面作空中花园等，为现代化超高层建筑的使用者、高雅、气派和接近自然的高档次的办公居住空间环境[15]。因此，随着科研领以及应用领域的新实践，带分散筒的巨型结构在未来超高层建筑的发展过程中受到重视。

美、高雅、气派和接近自然的高档次的办公居住空间环境[15]。因此，随着科研领域的深入以及应用领域的新实践，带分散筒的巨型结构在未来超高层建筑的发展过程中将越来越受到重视。（a）结构实物图 （b）结构平面图图 1-1 德国法兰克福商业银行总部

带分散筒的巨型结构抗震性能研究个筒体连接起来形成一个整体，共同提供抗侧力。分散筒结构体系具有空间布置灵活面积利用率髙、抗侧刚度竖向分布均匀等特点。该结构适应于现代超髙层结构的发展势[27]。中国海洋大学蒋济同教授团队从 2007 年开始对分散筒结构进行研究，提出分散结构[28],分散筒结构将一系列尺寸相对较小的筒体分散至结构四周作为竖向承重构件通过水平构件梁与板将分散的小尺寸筒体组合起来构成结构整体，提供抗侧力。曹庆[29]对分散筒体系进行初步研究，研究表明分散筒结构（图 1-3）具有以下优点：（1）过合理布置可以满足建筑功能要求与结构布置相协调的要求；（2）不设转换层，没抗侧刚度突变的问题。（2）单个筒体剪力滞后现象不明显，材料利用率高。（3）该构体系抗侧刚度较大，在水平荷载作用下层间位移和最大位移都满足规范的要求，可做超高层建筑。
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本文编号：2837425