立面收进框架—剪力墙高层建筑结构抗震性能分析

发布时间：2017-08-14 13:19

  本文关键词：立面收进框架—剪力墙高层建筑结构抗震性能分析

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【摘要】：近年来,为满足生产和人民生活的需要,高层建筑飞速发展。基于中国的地震活动,所有的建筑,特别是有立面收进高层建筑结构,都要考虑到地震作用以及规范标准,同时还有立面收进对高层建筑的抗震性能的影响。本文以兰澳花苑高层建筑为研究对象,分别利用有限元分析软件SAP2000 v16.1建立了立面收进与非立面收进两种高层建筑结构模型,并利用时程分析法研究了立面收进高层建筑在El Centro、Altadena和ARRY06三种地震波作用下的抗震性能和非立面收进高层建筑在El Centro地震波作用下的抗震性能。以下两点是该研究的主要结论:首先,研究了立面收进对总高度106.4米的34层的立面收进框架剪力墙混凝土RC高层建筑的影响。结果表明,一、立面收进高层建筑结构周期比等于0.885,证明了立面收进高层的扭转为常规扭转。二、所有模型结果分析(包括模型顶部位移分析,层间位移分析,层间位移角分析和层间位移比分析,地震作用水平力P,模型中X和Y方向地震作用下正负楼层剪力及弯矩曲线,X和Y方向的扭转和模型X和Y方向的刚度比2?)在ARRY06地震波作用下是最为大的,而在El Centro地震波作用下是最小的。三、在三种地震波(El Centro、Altadena和ARRY06)作用下立面收进高层建筑模型的抗震侧刚度和内力在收进层有突变,证实了第七层为结构的薄弱层。在地震的作用下,高层建筑的破坏是从结构的薄弱层开始的,而第七层的薄弱特征直接影响着高层建筑结构的抗震能力,会导致严重的变形。其次,运用SAP2000 V16.1来分析总高度106.4米的34层两栋混凝土RC高层建筑塔楼模型(第一个模型有收进,第二个模型无收进)在同一场地条件、地震波(El Centro)以及规范下的地震作用,并且对比了这两栋高层建筑抗震性能分析的结果,从而分析了立面收进对高层建筑抗震性能的影响。本文研究证实立面收进直接影响高层建筑。设置立面收进的高层建筑模型具有扭转应变,而不设计立面收进高层建筑模型不具有扭转应变。有立面收进高层建筑模型的位移比无立面收进高层建筑模型的位移要小,但是有立面收进高层建筑模型的内力有突变。我们在设计高层建筑时,若利用立面收进,则可以使高层建筑的位移减小,但同时高层建筑的内力会突变。
【关键词】：立面收进 高层建筑 框架-剪力墙 抗震性能 动力时程分析法
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU973.16;TU973.31
【目录】：

• ABSTRACT4-6
• 摘要6-11
• 1 INTRODUCTION11-20
• 1.1 USING SETBACK PURPOSE12-13
• 1.2 BACKGROUND RESEARCH OF TALL BUILDING STRUCTURAL SYSTEMS13-17
• 1.2.1 Case Study 113
• 1.2.2 Case Study 213-14
• 1.2.3 Case Study 314
• 1.2.4 Case Study 414-15
• 1.2.5 Case Study 515
• 1.2.6 Case Study 615-16
• 1.2.7 Case Study 716
• 1.2.8 Case Study 816-17
• 1.3 RESEARCH PURPOSES17-18
• 1.4 THESIS STRUCTURE18-19
• 1.5 SUMMARY19-20
• 2 FRAME-SHEAR WALL STRUCTURE SYSTEMS20-33
• 2.1 FRAME-SHEAR WALL STRUCTURE SYSTEM’S DEFORMATION CHARACTERISTICS20-21
• 2.2 FRAME-SHEAR WALL STRUCTURE SYSTEM GENERAL FORCES CHARACTERISTICS21-22
• 2.2.1 Relationship between Frame-Shear Wall’s Shear Forces Distributions and λ Factor22
• 2.2.2 Shear Forces of Frame-Shear Wall Structure System Distributions Characteristic22
• 2.3 FRAME-SHEAR WALL STRUCTURE SYSTEM INTERNAL FORCES’ CALCULATIONS22-32
• 2.3.1 The basic assumptions22-23
• 2.3.2 The Calculations Diagrams23
• 2.3.3 Hinge System Calculations23-26
• 2.3.4 Rigid System Calculations26-28
• 2.3.5 Frame-Shear Wall System Resisting Seismic Calculation Steps28-29
• 2.3.6 Frame-Shear Wall System Torsion Calculation Steps29-30
• 2.3.7 Mass, Stiffness and Torsion Calculations30-32
• 2.4 SUMMERY32-33
• 3 RESISTING SEISMIC ANALYSIS33-52
• 3.1 TALL BUILDING RESISTING SEISMIC ANALYSIS33-36
• 3.1.1 Seismic Actions Characteristics33
• 3.1.2 Three Seismic Design Levels33-34
• 3.1.3 Structure Function Importance34
• 3.1.4 Resisting Seismic Objectives34-35
• 3.1.5 I and 2) Relationship35
• 3.1.6 Resisting Seismic Design’s Stages35-36
• 3.2 STRUCTURE SEISMIC RESPONSE ANALYSIS METHODS36-38
• 3.2.1 Response Spectrum Method36-38
• 3.2.2 Disadvantage of Response Spectrum Method38
• 3.3 ELASTIC ANALYSIS METHOD38-40
• 3.3.1 Pushover Analysis Method38-39
• 3.3.2 Advantage and Disadvantage of Pushover Analysis Method39
• 3.3.3 Time History Analysis Method39-40
• 3.4 DYNAMIC ELASTIC ANALYSIS METHOD PRINCIPLES40-42
• 3.5 BASIC STEP OF DYNAMIC ELASTIC ANALYSIS METHOD42
• 3.6 STRUCTURE VIBRATION CALCULATION MODELS42-44
• 3.6.1 Slab (Layer) Model42-43
• 3.6.2 Bar System Model43-44
• 3.6.3 Finite Element Model44
• 3.7 STRUCTURE ELASTIC-PLASTIC CONSTITUTIVE MODELS44-45
• 3.8 SOLUTION METHOD FOR STRUCTURAL DYNAMIC EQUILIBRIUM45-49
• 3.8.1 Linear Acceleration Method45-47
• 3.8.2 Wilson-θ Method47
• 3.8.3 Newmark Method47-48
• 3.8.4 Dynamic analysis Method Advantages and Disadvantages Points48-49
• 3.9 THE REQUIREMENTS TO SELECTING SEISMIC ACCELERATION49-51
• 3.9.1 International Acceleration Records49-50
• 3.9.2 Local Acceleration Records50
• 3.9.3 This Study Using Acceleration Records50-51
• 3.9.4 Ground Motion Parameters51
• 3.10 SUMMARY51-52
• 4 FINITE ELEMENT SOFTWARE SAP200052-55
• 4.1 TALL BUILDING STRUCTURE SPACING ANALYSIS METHOD52-53
• 4.2 FINITE ELEMENT V16.1 SAP200053-54
• 4.3 SUMMARY54-55
• 5 LANAO HUAYUAN TALL BUILDING RESISTING SEISMIC RESPONSE ANALYSES55-78
• 5.1 TALL BUILDING IRREGULAR CHARACTERISTICS55-56
• 5.1.1 Irregularity Standards of the Tall Building55-56
• 5.2 CONTROL PARAMETERS OF IRREGULAR TALL BUILDING SEISMIC ANALYSIS56-57
• 5.3 EXISTING LANAO HUAYUAN TALL BUILDING STRUCTURE CONCEPT57-61
• 5.3.1 Horizontal Plan Setbacks Design58
• 5.3.2 Elevations’ Setbacks Design58-59
• 5.3.3 Lanao Huayuan Tall Building storeys’ Functions and Heights59-61
• 5.4 EXISTING LANAO HUAYUAN MODEL VIBRATION RATIO ANALYSIS61-63
• 5.5 MODEL MASS AND STIFFNESS CALCULATIONS63-64
• 5.6 MODEL DISPLACEMENT ANALYSES64-68
• 5.6.1 Model Roof Displacement Analyses64-65
• 5.6.2 Model Storey Drift and Drift Angle Analyses65-67
• 5.6.3 The Displacement Ratio67-68
• 5.7 MODEL INTERNAL FORCES ANALYSIS68-76
• 5.7.2 X and Y Directions Model’s Shear Forces69-72
• 5.7.3 Model X and Y Directions Bending Moment Forces72-74
• 5.7.4 Model X and Y Directions Torsion Forces74-75
• 5.7.5 Model Storey shear bearing capacity ratio's γ_2 Analysis75-76
• 5.8 结果分析76-77
• 5.9 SUMMERY77-78
• 6 LANAO HUAYUAN TALL BUILDING WITH AND WITHOUT SETBACKRESISTING SEISMIC ANALYSES78-91
• 6.1 LANAO HUAYUAN TALL BUILDING MODIFICATIONS CONCEPT78-79
• 6.2 MODELS'RESISTING SEISMIC PERFORMANCE ANALYSES79-90
• 6.2.1 Models’ Displacements Analyses79-83
• 6.2.2 Model Frame Columns Internal Forces Analyses83-85
• 6.2.3 Model Frame Special Beams Internal Forces Analyses85-88
• 6.2.4 The Model Base Foundations’ Reactions88-90
• 6.3 结果分析90
• 6.4 SUMMERY90-91
• 7 CONCLUSIONS AND PERSPECTIVES91-95
• 7.1 CONCLUSIONS91-93
• 7.1 结论93-94
• 7.2 PERSPECTIVES:94
• 7.2 展望94-95
• ACKNOWLEDGEMENT95-96
• REFERENCES96-99
• 攻读学位期间的研究成果99

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