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国家金融信息大厦高位转换层及关键节点承载性能分析

发布时间:2018-08-08 18:32
【摘要】:本文以国家金融信息大厦工程为背景,总结国内外相关研究成果,对高层结构的发展历史和结构体系进行了介绍,对高烈度区高层钢结构高位转换层的选型和受力进行了深入的研究,对转换层的重要连接节点进行了试验研究与数值模拟分析,对转换桁架与混凝土剪力墙连接节点的受力状况进行了有限元模拟计算。结果表明,在正常使用状态和地震作用下,结构设计合理,承载性能满足要求。国家金融信息大厦项目位于北京市丽泽商务区,采用框架/密柱筒—核心筒结构体系,建筑抗震设防类别乙类,建筑高度360m,总建筑面积约为28万平方米。结构61层以下部分平面呈方形,61层以上为圆形,部分柱上下不连续,必须设置转换层。转换层受力复杂,对上部结构的安全性起到关键作用,是整个设计的重点和难点。本项研究主要利用软件MIDAS/Building计算结果,对转换层进行深入研究,采用ABAQUS进行有限元分析。(1)转换结构分析。建立转换层局部有限元分析模型,根据已有整体模型计算结果确立模型的边界条件,施加不同荷载工况,对剪力墙、转换桁架、环带桁架的力学性能进行分析。结果表明,转换层小震组合作用下处于线弹性阶段,在中震组合作用下,少量环带桁架腹杆出现屈服情况,内嵌钢板剪力墙墙肢为弹性,连梁角部出现破坏,需加强设计,采取措施,保证构件的强度与延性。(2)转换层环形转换桁架与外环带桁架相接处节点,连接杆件数量多,受力复杂,对该节点进行试验与有限元模拟分析,设计了试验装置,选择了合适的加载方案,进行结构静力加载试验。建立有限元模型,同试验结果对比分析。结果表明,在设计荷载作用下,结构处于安全状态;在极限荷载作用下,结构上部圆柱发生破坏,试验结果与有限元结果基本吻合,确认了结果的准确性。(3)转换桁架与混凝土核心筒连接节点,其强度对转换层的安全性有很大影响,对该节点进行有限元模拟分析,施加无地震作用、小震、中震、大震等工况,验证节点受力状态,结果表明,在小震、中震工况下结构处于弹性状态,在大震工况下,在钢桁架下弦杆,剪力墙出现部分进行塑性,说明结构满足设计使用要求,连接节点有可靠强度,其破坏不先于剪力墙破坏。
[Abstract]:Taking the National Financial Information Building as the background, this paper summarizes the related research results at home and abroad, and introduces the development history and structure system of the high-rise structure. In this paper, the selection and force of high level transfer layer of high rise steel structure in high intensity area are studied deeply, and the experimental study and numerical simulation analysis of the important connection joint of the transfer layer are carried out. The finite element simulation of the connection joint between the transfer truss and the concrete shear wall is carried out. The results show that under the normal operation state and earthquake action, the structure design is reasonable and the bearing capacity meets the requirements. The National Financial Information Building Project is located in the Lize Business District of Beijing. It adopts the frame / dense column-core tube structure system. The class B of seismic fortification is used. The building height is 360m and the total building area is about 280000 square meters. The plane of the structure below 61 layers is square above 61 layers is circular, part of the column is not continuous, must set transfer layer. The stress of the transfer layer is complex, which plays a key role in the safety of the superstructure and is the key and difficult point of the whole design. In this study, the transfer layer is deeply studied by the software MIDAS/Building, and the finite element analysis is carried out by ABAQUS. (1) the analysis of the transfer structure. The local finite element analysis model of the transfer layer is established, and the boundary conditions of the model are established according to the results of the existing integral model. The mechanical properties of the shear wall, the transfer truss and the ring belt truss are analyzed under different load conditions. The results show that the small earthquake combination is in the linear elastic stage. Under the action of the moderate earthquake combination, a small number of ring truss web members yield, the embedded steel plate shear wall limb is elastic, and the corner of the beam is damaged, so the design needs to be strengthened. Measures should be taken to ensure the strength and ductility of the members. (2) the joints at the junction of the ring transfer truss and the outer ring truss in the transfer layer have a large number of connecting members and complex forces. The test equipment is designed for the joint by means of test and finite element simulation analysis. A suitable loading scheme was selected to carry out static loading test of the structure. The finite element model was established and compared with the experimental results. The results show that under the action of design load, the structure is in a safe state, and under the limit load, the upper cylinder of the structure is destroyed, and the experimental results are in good agreement with the results of the finite element method. The accuracy of the results is confirmed. (3) the strength of the connection joint between the transfer truss and the concrete core tube has a great influence on the safety of the transfer layer. The finite element simulation analysis of the joint is carried out, and no seismic action, small earthquake, moderate earthquake, strong earthquake and other working conditions are applied. The results show that the structure is in elastic state under the condition of small earthquake and moderate earthquake, and under the condition of large earthquake, the part of chord and shear wall under steel truss is plastic, which shows that the structure meets the requirements of design and use. The connection joint has reliable strength, and its failure is not prior to the failure of shear wall.
【学位授予单位】:清华大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TU973.17

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本文编号:2172656

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