带丝绸状裙房屋盖的高层建筑抗震性能与地铁振动响应分析

发布时间：2020-03-27 04:11

【摘要】：随着高层建筑的不断发展,主楼与群楼之间逐渐出现复杂造型的空间异形钢结构屋盖。苏州太平高层建筑采用的是一种创新的结构形式-丝绸状裙房钢结构屋盖,然而目前国内外尚未对这类结构的抗震性能进行研究。另外,近年来为了缓解大中型城市地面交通压力,地铁建设进入密集期,出现很多邻近地铁线路的复杂高层建筑,但是地铁运行引起周边地下室结构以及带空间异形裙房钢屋盖的高层建筑的激励响应研究尚缺乏。本文依托苏州太平高层建筑项目,开展了带丝绸状裙房钢结构屋盖的高层建筑抗震性能和地铁振动响应分析,主要研究工作如下:(1)采用有限元软件对由弯扭箱型钢构件组成的丝绸状裙房钢结构屋盖结构进行自振分析,获得该屋盖的振型、周期和扭转效应。接着对该屋盖结构进行线性屈曲分析和非线性稳定性分析,了解了该屋盖的屈曲模态和整体稳定性。(2)建立了带丝绸状裙房钢结构屋盖的高层建筑的数值分析模型,考虑了球型抗震支座对主楼与裙房连接处的影响,明确了材料的本构关系模型,给出了模型简化计算方法。通过两种有限元软件计算得到的模型质量、周期和振型,并进行了对比,验证了本文有限元分析模型的可靠性和准确性。(3)通过规范选取天然地震波和拟合人工地震波,然后将其输入弹性和弹塑性分析模型中,结合我国规范对基底剪力、弹性和弹塑性层间位移角、楼层加速度进行分析,接着对设置球型抗震支座后裙房钢屋盖的减震效果和主楼与裙房连接处的地震反应进行对比分析。(4)建立了包含地铁车站和地下室结构的地下二维模型,输入地铁振动激励荷载,通过相应振动评价方法,对地下室结构动力响应进行分析,最后将地表点加速度时程输入至三维地上结构模型中,分析地铁激励下主楼的动力响应以及裙房钢屋盖的减振效果。(5)采用二维地下模型和三维地上模型,进行地铁振动激励下地下和地上结构动力特性的参数分析,具体参数包括:地基土质、地铁运行速度、地铁车站埋深、车站与地下结构的距离、筏板基础厚度以及是否有地下连续墙等;得到不同参数对地下室和主楼结构的竖向振动影响规律,给出了可应用于实际工程的地下室和主楼结构的竖向振级评价公式。
【图文】：

分析模型

第 2 章丝绸状裙房钢屋盖屈曲模态与稳定性分析基于同样数量的自振模态，多重 Ritz 向量集的动力分析较特征向量法得到更大的结构质量参与系数和更精确的结果，因此，本节采用多重 Ritz分析丝绸状裙房钢屋盖的自振频率和振型。2.3.1 计算模型建立 MIDAS/Gen800 分析模型，如图 2.2 所示。结构自重由软件自动计面附加恒载取 1.0kN/m2，均布活荷载取 0.5kN/m2，屋面基本风压取 0.45kN年重现期，B 类地面粗糙类别），基本风压取 0.45kN/m2。2.3 屋盖自振分析

振型图,裙房,屋盖,振型

(i) 第九阶振型 (j) 第十阶振型图 2.3 裙房屋盖前十阶振型图Fig 2.3 First 10 vibration modes of podium roof图 2.4 裙房屋盖各方向最大振型图Fig 2.4 Maximum mode diagrams of podium roof in all directions2.3.3 支座形式的影响分析为了研究高层主楼和裙房设置球型抗震支座的连接性能，建立设置抗震支座和固接支座的模型，，得到裙房屋盖的前 45 阶自振频率，如图 2.5 所示。(a) X 方向 (b) Y 方向 (c) Z 方向
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU973.31;U231

【参考文献】