鋼筋混凝土巨型框架多功能減振結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)方案的研究.pdf

1、巨型框架結(jié)構(gòu)體系是適應(yīng)高層建筑的發(fā)展而出現(xiàn)的一種新型結(jié)構(gòu)體系，隨著巨型框架結(jié)構(gòu)的高度和體量的增大，其所承受的水平地震荷載必然很大，因此在建筑物中考慮結(jié)構(gòu)減振措施是未來高層、超高層建筑發(fā)展的必然要求。結(jié)構(gòu)振動控制可以分為被動控制、主動控制、半主動控制和混合控制，各種控制手段均有其優(yōu)越性和局限性，如何根據(jù)結(jié)構(gòu)本身的結(jié)構(gòu)動力特性，綜合利用各種控制技術(shù)優(yōu)勢，提出更加安全、可靠、有效的結(jié)構(gòu)控制措施，是目前學術(shù)界、工程界急待解決的一個重要課題。本文

2、在結(jié)合巨型框架結(jié)構(gòu)的自身優(yōu)勢、綜合多種結(jié)構(gòu)振動控制技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出了一種新型減振結(jié)構(gòu)體系——鋼筋混凝土巨型框架多功能減振結(jié)構(gòu)體系，這是巨型框架結(jié)構(gòu)體系的最新發(fā)展。已有的研究結(jié)果表明，它具有調(diào)頻質(zhì)量減振、基礎(chǔ)隔震和阻尼耗能減振等多種減振控制措施，減振效果非常顯著，而且安全可靠、易于實現(xiàn)，具有廣闊的應(yīng)用前景。 本文對鋼筋混凝土巨型框架抗震結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土巨型框架多功能減振結(jié)構(gòu)試驗?zāi)Ｐ偷恼駝优_試驗結(jié)果進行了對比研究，簡單介紹了試驗的

3、概況，從兩種試驗?zāi)Ｐ驼駝犹匦浴⒔Y(jié)構(gòu)的加速度反應(yīng)、位移反應(yīng)、試驗結(jié)束后的破壞特點方面進行了詳細的比較，試驗結(jié)果充分證明了鋼筋混凝土巨型框架多功能減振結(jié)構(gòu)的有效性，此外，將試驗各階段試驗?zāi)Ｐ偷牡卣鸱磻?yīng)理論計算結(jié)果與試驗結(jié)果進行了比較，分析結(jié)果表明有限元計算結(jié)果是正確可靠的。對于具有非經(jīng)典阻尼的鋼筋混凝土巨型框架多功能減振結(jié)構(gòu)體系采用高層與超高層建筑的傳統(tǒng)動力分析方法將其簡化為等效阻尼比進行線性動力時程分析是不準確的、也是完全不必要的。本文指

4、出傳統(tǒng)動力分析方法和計算模型的局限性，介紹了本文中所采用的各種有限單元計算模型，闡述了非線性有限元動力時程分析方程的求解技術(shù)以及非線性單元的迭代計算原則，針對鋼筋混凝土巨型框架多功能減振結(jié)構(gòu)體系受力的獨特性，建立了具有非經(jīng)典阻尼的鋼筋混凝土巨型框架多功能減振結(jié)構(gòu)進行動力分析時所應(yīng)采取的合理的計算模型。 本文采用非線性有限元時程分析方法對鋼筋混凝土巨型框架抗震結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土巨型框架多功能減振結(jié)構(gòu)進行了研究，對兩種結(jié)構(gòu)體系的動力特

5、性和地震反應(yīng)性能進行了詳細的比較分析，揭示了鋼筋混凝土巨型框架多功能減振結(jié)構(gòu)的減振機理，進一步論證了鋼筋混凝土巨型框架多功能減振結(jié)構(gòu)不僅具有良好的空間協(xié)調(diào)工作性能，而且具有基礎(chǔ)隔震、調(diào)頻質(zhì)量阻尼器減振、阻尼耗能減振等多種減振功能的優(yōu)點。鋼筋混凝土巨型框架多功能減振結(jié)構(gòu)主次框架主要采用兩種聯(lián)結(jié)方案：(1)采用增設(shè)次框架邊柱、主次框架分離、并在次框架底層柱頂(或柱底)設(shè)置減振耗能裝置(如夾層橡膠墊)的方案，(2)次框架樓層處設(shè)置減振耗能裝置

6、(如夾層橡膠墊)并在次框架底層柱頂(或柱底)設(shè)置減振耗能裝置(如夾層橡膠墊)的方案。本文對鋼筋混凝土巨型框架多功能減振結(jié)構(gòu)采用的主次框架間兩種主要聯(lián)接方案在不同地震強度以A<,max>、調(diào)諧比ξ、質(zhì)量比μ、屈服剛度比η下的影響規(guī)律方面進行了深入的對比分析，并對兩種聯(lián)接方案作出了綜合評價。兩種聯(lián)系方案下的減振結(jié)構(gòu)均具有顯著的減振效果，在許多抗震指標方面比較接近，第一種聯(lián)接方案的減振效果更好一些，但是，第二種聯(lián)接方案的次框架內(nèi)力明顯小于第一

7、種聯(lián)接方案次框架的內(nèi)力，由于第二種聯(lián)接方案的很大一部分樓層剪力由聯(lián)接處的減振耗能裝置支座傳遞給了主框架。本文建議采用第一種聯(lián)接方案。 本文首次闡述了在鋼筋混凝土巨型框架多功能減振結(jié)構(gòu)主次框架間設(shè)置粘滯阻尼器耗能減振的基本原理，建立了粘滯阻尼器計算模型，對在主次框架間設(shè)置粘滯阻尼器的鋼筋混凝土巨型框架多功能減振結(jié)構(gòu)的抗震性能進行了深入的探討，研究結(jié)果表明，在主次框架間設(shè)置粘滯阻尼器能夠有效降低鋼筋混凝土巨型框架多功能減振結(jié)

8、構(gòu)的地震反應(yīng)，防止主次框架間的結(jié)構(gòu)地震碰撞破壞，同時研究了粘滯阻尼器主要動力參數(shù)對結(jié)構(gòu)動力反應(yīng)的影響規(guī)律，并就其設(shè)置的位置和數(shù)量也進行了系統(tǒng)的研究。 本文對兩種隔震支座(LRB和FPS)方案鋼筋混凝土巨型框架多功能減振結(jié)構(gòu)的抗震性能進行了比較研究(目前，有關(guān)FPS隔震支座方面的研究在國內(nèi)鮮有報導(dǎo))，闡述了LRB隔震支座和FPS隔震支座的節(jié)點構(gòu)造、工作原理，建立了兩種隔震支座的計算模型，采用有限元方法對具有不同隔震裝置的鋼筋混凝