基于弹塑性分析的超限高层结构抗震性能研究
发布时间：2022-01-11 09:22
超限高层是指在结构规则性上一定程度超出了规范要求限制的高层建筑,在设计过程中每个项目都具有其独特的复杂性。本文以一栋32层,结构总高度为138.9m的某框架-剪力墙结构体系商务中心办公楼为研究对象,采用基于弹塑性分析的抗震设计方法,并结合抗震性能设计的相关内容,旨在解决实际超限结构工程中的关键问题。常用的弹塑性方法包括静力弹塑性分析和动力弹塑性分析,由于本文分析的结构模型存在塔楼偏置超限选项,主楼与裙房相连层质心差距较大,因此选用动力弹塑性的分析方法。通过动力弹塑性分析结构整体和各结构构件的非线性变形以及弹塑性损伤状态找出薄弱部位和薄弱构件,并提出针对性的加强措施,保证结构的抗震性能能够达到预定的抗震性能目标。本文主要得到的结论如下:（1）根据现行国家规范和《山东省建设工程抗震设防条例》对超限高层建筑进行了超限选项的判定,确定了结构中存在扭转不规则、楼板不连续、尺寸突变和塔楼偏置四项超限,并根据所处地区的场地条件和抗震设防烈度选定了合适的抗震设防性能目标。（2）采用PKPM Satwe进行振型分解反应谱法分析,并以Satwe计算结果作为结构的基本设计依据。采用Midas Buildin...
【文章来源】：山东建筑大学山东省
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
武汉保利文化广场
山东建筑大学硕士学位论文-1-第1章绪论1.1引言随着国内城市化进程的加快，各种生活用地和商业用地上各种类型建筑的增加，加上城市人口急剧上涨，由市场的需求导致建筑结构向更高层次发展，因此超高层建筑应运而生。超高层建筑最大幅度增加了建筑的使用面积，提高了土地的利用率，节约了大量土地；此外该类建筑造型优美，不仅可美化城市环境，还能凭借其独特的造型成为一个地区的标志。超高层建筑在使用功能优化的基础上，加上建筑师对于建筑造型美观等方面的要求，使得结构设计复杂性大幅度提高，因此越来越多的超限高层建筑出现在城市建设当中。超限高层建筑中关于结构的抗震设计是非常重要的一个部分，超高层建筑工程造价很高，且容纳人员众多，一旦在地震中损坏造成的损失巨大，因此研究该类结构的抗震性能对减少人员伤亡、财产损失有着众大意义。结构在承受设防地震或罕遇地震的作用时，势必会有部分相对薄弱的结构构件由弹性进入弹塑性，对于不规则类型的高层建筑结构中存在的明显薄弱环节，必须要经过弹塑性分析以保证结构整体具有一定能力的防倒塌能力和安全性。现代建筑的要求使得在结构在防止倒塌的基础上，还要考虑在地震过后可能引起的经济损失大小及其他方面造成的附加影响。因此在原有抗震设防思想中三水准设防目标和二阶段抗震设计基础上发展成性能化设计抗震。目前国内超限高层结构的实际工程案例较为广泛，例如武汉保利文化广尝山西国贸大厦、无锡苏宁广场和温州世贸中心。图1.1武汉保利文化广场图1.2山西国贸大厦
山东建筑大学硕士学位论文-2-武汉保利文化广场结构总高度219m，建筑结构主要立面呈现为h型，主楼40层，裙房20层，主楼与裙房之间通过5层的钢结构连接体相连，连接体长42.5m，由于主楼裙房之间质量刚度相差较大，并且核心筒存在偏置导致整体结构扭转较大；山西国贸大厦结构总高度166m，由对称的两栋41层主楼及5层裙楼组成；无锡苏宁广场北楼框架核心筒结构68层，南塔48层和高层商业区为框架剪力墙结构；温州世贸中心框架核心筒结构地上68层，地下4层，并在10~13层核心筒外围布置了斜框架柱。图1.3无锡苏宁广场图1.4温州世贸中心在阅读了大量的文献基础上发现，目前的超限高层结构中大多数为框架-核心筒结构或框架-剪力墙结构，在大底盘单塔结构中以连接体与裙房相连时会存在塔楼偏置和扭转位移过大的超限项，而在双塔结构时中出现的楼板大面积缺失等平面不规则或竖向不规则等超限项较多。本文以某大底盘塔楼偏置的超限高层结构为依托，采用弹塑性分析方法，结合抗震性能设计的内容进行相关的分析工作。1.2研究现状1.2.1国家规范和相关条文超限高层结构的研究在一定程度上超出了现行国家规范的限值要求，根据其实际情况需要进行抗震超限审查。1997年建设部发布的《超限高层建筑工程抗震设防管理暂行规定》[1]，开启了我国对超限高层进行弹塑性抗震分析，弹塑性变形验算的篇章。随工程经验的积累，有关部门也对相关超限高层建筑工程进行了更细致的规定。2006年9月，《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》[2][3]的发布，并随着
【参考文献】：
期刊论文
[1]欧拉-伯努利梁单元刚度矩阵推导[J]. 张军锋,尹会娜,李杰,陈淮. 水利与建筑工程学报. 2019(03)
[2]低屈服点钢材与Q345B和Q460D钢材本构关系对比研究[J]. 王萌,钱凤霞,杨维国,杨璐. 工程力学. 2017(02)
[3]高层建筑结构在水平荷载作用下楼板应力分析与设计[J]. 魏琏,王森,陈兆荣,曾庆立,杨仁孟. 建筑结构. 2017(01)
[4]超限高层建筑结构基于性能抗震设计的研究[J]. 张建新,李辉,孙柏涛. 世界地震工程. 2016(01)
[5]大底盘单塔结构位移比的思考与建议[J]. 魏勇,王志刚,张徐. 建筑结构. 2015(18)
[6]大底盘双塔楼超限高层结构设计及抗震分析[J]. 胡广良. 建筑技术. 2013(05)
[7]虎门港企业总部大厦超限高层结构设计[J]. 蔡庆雄. 建筑结构. 2013(S1)
[8]武汉保利广场混合减震连体高层抗震性能研究[J]. 李霆,王小南,黄银燊,袁理明,范华冰. 建筑结构. 2012(12)
[9]大底盘双塔楼超限高层抗震分析和性能化设计[J]. 周昊圣,陆秀丽,韩倩. 结构工程师. 2012(03)
[10]柔度法考虑钢筋混凝土梁柱单元变形局部化的计算方法[J]. 谢凡,沈蒲生,王海波. 工程力学. 2011(10)
本文编号：3582535
【文章来源】：山东建筑大学山东省
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
武汉保利文化广场
山东建筑大学硕士学位论文-1-第1章绪论1.1引言随着国内城市化进程的加快，各种生活用地和商业用地上各种类型建筑的增加，加上城市人口急剧上涨，由市场的需求导致建筑结构向更高层次发展，因此超高层建筑应运而生。超高层建筑最大幅度增加了建筑的使用面积，提高了土地的利用率，节约了大量土地；此外该类建筑造型优美，不仅可美化城市环境，还能凭借其独特的造型成为一个地区的标志。超高层建筑在使用功能优化的基础上，加上建筑师对于建筑造型美观等方面的要求，使得结构设计复杂性大幅度提高，因此越来越多的超限高层建筑出现在城市建设当中。超限高层建筑中关于结构的抗震设计是非常重要的一个部分，超高层建筑工程造价很高，且容纳人员众多，一旦在地震中损坏造成的损失巨大，因此研究该类结构的抗震性能对减少人员伤亡、财产损失有着众大意义。结构在承受设防地震或罕遇地震的作用时，势必会有部分相对薄弱的结构构件由弹性进入弹塑性，对于不规则类型的高层建筑结构中存在的明显薄弱环节，必须要经过弹塑性分析以保证结构整体具有一定能力的防倒塌能力和安全性。现代建筑的要求使得在结构在防止倒塌的基础上，还要考虑在地震过后可能引起的经济损失大小及其他方面造成的附加影响。因此在原有抗震设防思想中三水准设防目标和二阶段抗震设计基础上发展成性能化设计抗震。目前国内超限高层结构的实际工程案例较为广泛，例如武汉保利文化广尝山西国贸大厦、无锡苏宁广场和温州世贸中心。图1.1武汉保利文化广场图1.2山西国贸大厦
山东建筑大学硕士学位论文-2-武汉保利文化广场结构总高度219m，建筑结构主要立面呈现为h型，主楼40层，裙房20层，主楼与裙房之间通过5层的钢结构连接体相连，连接体长42.5m，由于主楼裙房之间质量刚度相差较大，并且核心筒存在偏置导致整体结构扭转较大；山西国贸大厦结构总高度166m，由对称的两栋41层主楼及5层裙楼组成；无锡苏宁广场北楼框架核心筒结构68层，南塔48层和高层商业区为框架剪力墙结构；温州世贸中心框架核心筒结构地上68层，地下4层，并在10~13层核心筒外围布置了斜框架柱。图1.3无锡苏宁广场图1.4温州世贸中心在阅读了大量的文献基础上发现，目前的超限高层结构中大多数为框架-核心筒结构或框架-剪力墙结构，在大底盘单塔结构中以连接体与裙房相连时会存在塔楼偏置和扭转位移过大的超限项，而在双塔结构时中出现的楼板大面积缺失等平面不规则或竖向不规则等超限项较多。本文以某大底盘塔楼偏置的超限高层结构为依托，采用弹塑性分析方法，结合抗震性能设计的内容进行相关的分析工作。1.2研究现状1.2.1国家规范和相关条文超限高层结构的研究在一定程度上超出了现行国家规范的限值要求，根据其实际情况需要进行抗震超限审查。1997年建设部发布的《超限高层建筑工程抗震设防管理暂行规定》[1]，开启了我国对超限高层进行弹塑性抗震分析，弹塑性变形验算的篇章。随工程经验的积累，有关部门也对相关超限高层建筑工程进行了更细致的规定。2006年9月，《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》[2][3]的发布，并随着
【参考文献】：
期刊论文
[1]欧拉-伯努利梁单元刚度矩阵推导[J]. 张军锋,尹会娜,李杰,陈淮. 水利与建筑工程学报. 2019(03)
[2]低屈服点钢材与Q345B和Q460D钢材本构关系对比研究[J]. 王萌,钱凤霞,杨维国,杨璐. 工程力学. 2017(02)
[3]高层建筑结构在水平荷载作用下楼板应力分析与设计[J]. 魏琏,王森,陈兆荣,曾庆立,杨仁孟. 建筑结构. 2017(01)
[4]超限高层建筑结构基于性能抗震设计的研究[J]. 张建新,李辉,孙柏涛. 世界地震工程. 2016(01)
[5]大底盘单塔结构位移比的思考与建议[J]. 魏勇,王志刚,张徐. 建筑结构. 2015(18)
[6]大底盘双塔楼超限高层结构设计及抗震分析[J]. 胡广良. 建筑技术. 2013(05)
[7]虎门港企业总部大厦超限高层结构设计[J]. 蔡庆雄. 建筑结构. 2013(S1)
[8]武汉保利广场混合减震连体高层抗震性能研究[J]. 李霆,王小南,黄银燊,袁理明,范华冰. 建筑结构. 2012(12)
[9]大底盘双塔楼超限高层抗震分析和性能化设计[J]. 周昊圣,陆秀丽,韩倩. 结构工程师. 2012(03)
[10]柔度法考虑钢筋混凝土梁柱单元变形局部化的计算方法[J]. 谢凡,沈蒲生,王海波. 工程力学. 2011(10)
本文编号：3582535
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