新型带耗能支撑—分散核心筒结构的抗震性能研究

发布时间：2020-11-01 16:16

　　 核心筒是超高层建筑核心部分,在超高层建筑结构能抵抗水平作用力产生的大部分剪力和接近一半的倾覆力矩,因此不可避免的在地震作用下在核心筒底部墙体发生压溃破坏或剪切破坏,导致核心筒底部墙肢损伤严重,而筒体底部墙肢其在震后的修复则非常困难,且现代超高层建筑高度越来越高,一旦受到损伤破坏,就会造成难以预料的经济损失。因此有必要对核心筒剪力墙体进行改善,控制剪力墙的损伤。为了从根本上解决核心筒由于刚度过于集中而墙体产生损伤严重的问题,本文综合利用学者们关于改善核心筒剪力墙的研究思路,从体系着手提出一种新型带耗能支撑的分散核心筒结构。把核心筒离散成多个分散筒体,避免核心筒刚度过于集中;分散筒体间采用框架梁和防屈曲耗能支撑联系,在筒体角部布置钢管混凝土暗柱保证结构抗侧刚度,防屈曲支撑耗散地震能量,解决核心筒墙体过多损伤与破坏的问题,同时防屈曲支撑有利于震后快速更换,解决震后结构修复困难的问题。本文以平面布置规则的框架-核心筒超高层结构作为研究对象,在此基础上进行平面布置改变,建立新型带耗能支撑分散核心筒结构,从顶点位移、层间位移角、基底剪力、核心筒材料损伤以及地震能量耗散等方面对新型带耗能支撑-分散核心筒结构抗震性能进行研究,最后为了更全面研究新型带耗能支撑-分散核心筒结构在关键参数影响下的抗震性能表现,通过改变墙肢整体系数、支撑屈服强度、抗侧刚度比等关键参数对新型带耗能支撑-分散核心筒结构进行分析弹塑性时程分析,研究各构件之间滞回耗能的分配规律和各构件沿高度方向的滞回耗能分布,并确定控制新型带耗能支撑-分散核心筒结构的关键设计参数及设计参数的合理取值范围,为新型带耗能支撑-分散核心筒设计提供理据。本文开展的研究工作有以下几个方面:(1)以平面布置规则的框架-核心筒超高层结构为基础,建立新型带耗能支撑-分散核心筒结构,并对普通框架-核心筒结构与新型带耗能支撑-分散核心筒结构进行非线性时程分析,通过顶点位移、基底剪力、层间位移角、核心筒材料损伤等方面进行抗震性能对比研究,验证带耗能支撑-分散核心筒结构体系可行性。结果显示带耗能支撑-分散核心筒结构在整体性能没有明显下降的基础上,改善了筒体底部墙肢的受力情况,剪力墙混凝土受压应变、钢筋材料受拉应变大幅减少,核心筒剪力墙材料损伤得到了优化,验证了带耗能支撑-分散核心筒结构体系能有效减低原核心筒损伤。(2)为进一步研究新型带耗能支撑-分散核心筒结构强震作用下的抗震性能,通过改变地震峰值加速度和选取频谱特性不同的长周期地震波作用对带耗能支撑-分散核心筒结构进行分析。除了从顶点位移、基底剪力、层间位移角、核心筒材料损伤等方面开展研究,还从地震动能量消耗及构件耗能分布情况来研究其抗震性能。结果显示新型带耗能支撑-分散核心筒结构在经历超越设防烈度地震和长周期地震等强震作用下核心筒剪力墙混凝土钢筋材料均均未达到严重损伤,满足震后快速恢复的性能化设计标准。(3)为了探讨不同关键性能参数对带耗能支撑分散核心筒的抗震性能影响,以结构塑性滞回耗能为依据,通过建立不同模型对结构中的关键构件进行参数分析,研究结构墙肢整体系数、核心筒与耗能支撑的刚度比和防屈曲支撑的基本性能参数对耗能支撑-分散筒结构抗震性能影响,研究各构件间的能量传递、分配规律以及沿高度方向的分布规律,并为新型-带耗能支撑-分散核心筒给出设计建议。
【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】：

生严重的破坏，将会对经济、人身等造成严重影响。虽然以 “小震不坏，中震可”为设防水准进行超建筑结构设计能满足规范要求，保证了强震中人员的生命安建筑造价不菲，仅仅按照抗震规范的设防目标设计会忽略了超高层建筑高昂的复困难等现实存在的问题，1995 年日本阪神 7.2 级大地震，死亡 5500 多人的同失高达 1400 亿美元，地震后的复建工作持续了两年多时间，耗费的资金接近 1可见由于超高层建筑结构体型复杂，震后修复加固的经济成本和时间成本极高，和金融的高层建筑，间接造成的经济影响甚至超过修复加固的成本。所以在设计高层建筑在遭遇大震时不倒和保护人生安全外，还应该致力将超高层建筑在大的损伤及破坏程度降至最低，以便在大震后仍能快速恢复结构使用功能。于核心筒是超高层建筑核心部分，在超高层里能抵抗水平作用力产生的大部分半的倾覆力矩[1]，因此不可避免的在地震作用下在核心筒底部墙体发生压溃破坏如图 1-1 所示），导致核心筒底部墙肢损伤严重，而筒体底部墙肢在震后的修复4]，且现代超高层建筑高度越来越高，一旦受到损伤破坏，就会造成难以预料的

新型带耗能支撑-分散核心筒结构的抗震性能研究。值得关注的是，四周钢框架与预制混凝土板中间设置了缝隙。实验结果验，两侧的预制混凝土板与钢框架之间的缝隙闭合共同作用下，抗震性能较为工业大学曹万林[30-36]等把混凝土组合核心筒构件（已设置内藏钢桁架）进行图 1-3 所示，对该混凝土组合核心筒构件的抗震性能分析，然后对内藏钢桁筒试件、一个普通核心筒试件添加水平荷载，研究在弯剪扭复合受力作用下细分析了扭转刚度、承载扭矩、滞回特性、耗能能力、破坏特征。该实验表平荷载的作用下，内藏钢桁架开洞混凝土组合核心筒的扭角延性、抗扭承载能能力相对于普通混凝土核心筒来说有有效提高，但强化后的筒体出现比广的裂缝。

新型带耗能支撑-分散核心筒结构的抗震性能研究。值得关注的是，四周钢框架与预制混凝土板中间设置了缝隙。实验结果验，两侧的预制混凝土板与钢框架之间的缝隙闭合共同作用下，抗震性能较为工业大学曹万林[30-36]等把混凝土组合核心筒构件（已设置内藏钢桁架）进行图 1-3 所示，对该混凝土组合核心筒构件的抗震性能分析，然后对内藏钢桁筒试件、一个普通核心筒试件添加水平荷载，研究在弯剪扭复合受力作用下细分析了扭转刚度、承载扭矩、滞回特性、耗能能力、破坏特征。该实验表平荷载的作用下，内藏钢桁架开洞混凝土组合核心筒的扭角延性、抗扭承载能能力相对于普通混凝土核心筒来说有有效提高，但强化后的筒体出现比广的裂缝。
【参考文献】

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5 杨光;赵作周;钱稼茹;刘旭;;新型钢管混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究[J];建筑结构;2014年07期

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5 杨光;高轴压比钢管混凝土组合剪力墙抗震性能研究[D];清华大学;2013年

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10 杨松;高层建筑分散筒结构体系性能研究[D];中国海洋大学;2008年

本文编号：2865781