設置抗塌落拉索的柔性連接連體結構彈塑性地震響應分析.pdf

1、本論文的課題來源是2010年的國家自然科學基金項目《地震作用下高層柔性連接連體結構碰撞反應控制及連廊抗塌落分析》(51068008)。
　　柔性連接連體結構是指連接體與主塔樓采用具有一定剛度和阻尼的連接支座連接而成的連體結構形式。柔性連接能有效地減小連體結構在地震作用下的扭轉耦聯(lián)反應,也可能導致連接體與塔樓在強震作用下發(fā)生碰撞及連廊塌落。為防止高空連廊的塌落,目前多采用抗塌落拉索作為一種安全保護構造措施。本文以強震作用下某個連接支

2、座發(fā)生破壞,抗塌落拉索和連接支座共同支承連廊的柔性連接連體結構為研究對象,進行了以下幾個方面的工作:
　　1、在對整個連體結構進行彈塑性時程分析時,如果同時考慮材料彈塑性和結構幾何非線性,計算量過大,且有時會出現(xiàn)收斂異常的情況?？紤]到幾何非線性主要由連廊引起,將連廊從塔樓中剝離出來,進行考慮幾何非線性的動力彈塑性響應分析。分析表明:拉索的初始松弛長度主要影響連廊整體重量在拉索與支座間的分配,只要拉索的初始松弛長度選擇適當,強震作用

3、下拉索始終處于受拉狀態(tài),隔震支座始終處于受壓狀態(tài),拉索可以與隔震支座協(xié)同作用;幾何非線性主要影響拉索軸力、隔震支座豎向支承力以及碰撞力的大小,影響程度分別為25％、25%及15%左右。
　　基于上述分析結果,本文在對整體結構進行彈塑性時程分析時,近似考慮幾何非線性對結構響應的影響,將連廊對塔樓的P效應采用附加彎矩的方式進行輸入,柔性拉索的幾何非線性影響采用放大輸入荷載的方式進行考慮。
　　2、柔性連接支座的水平位移會導致連廊

4、重力對主塔樓產生P效應,本文采用附加彎矩的方式施加此P效應,附加彎矩值采用多遇地震和罕遇地震兩種作用工況得出。對兩種附加彎矩作用下的連體結構進行配筋設計,然后進行罕遇地震作用下的動力彈塑性時程分析,分析結果表明:如果設計時采用的是多遇地震作用下的附加彎矩,罕遇地震作用下,連廊與塔樓相連的區(qū)域會出現(xiàn)明顯的屈服性能水平過低的情況;如果設計時采用的是罕遇地震作用下的附加彎矩,罕遇地震作用下,連廊與塔樓相連區(qū)域的結構承載力有顯著提高,結構具有較

5、好的抗塌落性能。因此,為提高連廊與塔樓相連的區(qū)域構件的屈服性能水平,彈性設計時應對支承連廊的塔樓節(jié)點施加罕遇地震作用下的P效應所引起的附加彎矩。
　　3、將7度罕遇地震動加速度峰值放大1.2倍,分別對無支座失效、單個支座失效以及對角線雙支座失效(在失效支座處抗塌落拉索參與工作,與其余未破壞支座共同承擔連廊)的連體結構進行彈塑性時程分析,研究在超過設防標準的罕遇地震作用下連體結構的彈塑性時程響應。分析結果表明:抗塌落拉索參與工作后,

6、余下未破壞的連接支座位移會有較明顯增大,且與只采用隔震支座支承連廊的連體結構相比,設置抗塌落拉索的柔性連接連體結構連廊上部的碰撞機會和碰撞力均有所增大。
　　4、綜合比較了多條地震波激勵下抗塌落拉索參與工作后的結構動力響應,結果表明,各構件的屈服性能水平按破壞程度從強到弱大致為:剪力墻連梁,兩端分別與剪力墻和框架柱相連的框架梁,兩端與柱相連的框架梁,與連廊連接部分的塔樓框架柱及塔樓底部柱?？蚣芰?、柱屈服性能水平均沒有超過生命安全階