帶加強(qiáng)層高層建筑結(jié)構(gòu)抗震性能及基于性能的抗震設(shè)計(jì)方法研究.pdf

1、帶加強(qiáng)層的高層建筑在我田應(yīng)用較多，這種結(jié)構(gòu)充分發(fā)揮了內(nèi)筒和外柱各自的優(yōu)勢(shì)，因而成為一種重要的高層建筑類型。由于結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和高度超限，帶加強(qiáng)層高層建筑結(jié)構(gòu)在很多方面超出了規(guī)范的限制，因而不宜直接套用規(guī)范方法進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)?；谛阅艿目拐鹪O(shè)計(jì)作為一種新的抗震設(shè)計(jì)方法，可以在很大程度上彌補(bǔ)此類結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法的空缺。然而將基于性能的抗震設(shè)計(jì)方法具體應(yīng)用于帶加強(qiáng)層的高層建筑結(jié)構(gòu)，還有許多關(guān)鍵科學(xué)問題有特解決．為此．本文在這方面進(jìn)行了一些研究．主

2、要研究?jī)?nèi)容如下：
　　 (1)帶加強(qiáng)層高層建筑結(jié)構(gòu)受力性能研究以一幢52層帶加強(qiáng)層的高層建筑結(jié)構(gòu)為例，采用Sap2000建立了結(jié)構(gòu)的三維有限元模型，詳細(xì)分析了加強(qiáng)層的位置、數(shù)量、加強(qiáng)層伸臂與內(nèi)筒剮度比等參數(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)整體剛度及構(gòu)件內(nèi)力的影響，考察了帶兩個(gè)加強(qiáng)層的結(jié)構(gòu)在靜力和動(dòng)力荷載作用下的彈性響應(yīng)特征。通過分析，提出了加強(qiáng)層最優(yōu)設(shè)置位置和加強(qiáng)層伸臂與內(nèi)筒線剛廢比的合理取值范圍及限值。
　　 (2)帶加強(qiáng)層高層建筑結(jié)構(gòu)性能水準(zhǔn)

3、量化建立了帶加強(qiáng)層高層建筑結(jié)構(gòu)加強(qiáng)層層間位移的計(jì)算方法。結(jié)合我國抗震規(guī)范和國外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，為帶加強(qiáng)層的高層建筑結(jié)構(gòu)劃分了性能水準(zhǔn)。參考大量剪力墻試驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過統(tǒng)計(jì)分析，對(duì)普通樓層和加強(qiáng)接層以及結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)側(cè)移分別進(jìn)行了性能水準(zhǔn)的量化，為基于性能的抗震設(shè)計(jì)做了前期準(zhǔn)備工作。 (3)帶加強(qiáng)層高層建筑結(jié)構(gòu)直接基于位移的抗震設(shè)計(jì)提出了帶加強(qiáng)層高層建筑結(jié)構(gòu)直接基于位移的抗震設(shè)計(jì)方法。選取參與重量占結(jié)構(gòu)總重90％以上的振型以考慮高階振型的影晌。針對(duì)帶加強(qiáng)

4、層高層建筑結(jié)構(gòu)的受力和變形特點(diǎn)，選取底部樓層和加強(qiáng)層上部附近樓層作為關(guān)鍵樓層，同時(shí)結(jié)合結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)側(cè)移指標(biāo)來控制整個(gè)結(jié)構(gòu)的性能，將結(jié)構(gòu)各振型分別等效為單自由度體系并分別計(jì)算地震作用下的等效位移，組合各振型的貢獻(xiàn)并取變形最大的樓層作為目標(biāo)樓層確定目標(biāo)位移。以目標(biāo)位移反算地震作用下結(jié)構(gòu)的內(nèi)力并進(jìn)行結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì)和校核。
　　 (4)帶加強(qiáng)層高層建筑結(jié)構(gòu)基于能力譜法的抗震設(shè)計(jì)提出了帶加強(qiáng)層高層建筑結(jié)構(gòu)基于能力譜法的抗震設(shè)計(jì)方法。根據(jù)結(jié)構(gòu)的

5、受力和變形特點(diǎn)，仍然選取底部樓層和加強(qiáng)層上部附近樓層為關(guān)鍵樓層，結(jié)合頂點(diǎn)位移指標(biāo)對(duì)結(jié)構(gòu)性能水準(zhǔn)進(jìn)行標(biāo)定以減少工作量。將結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化為平面結(jié)構(gòu)，通過彈性分析求出各振型的側(cè)移模式，考慮參與重量占結(jié)構(gòu)總重90％以上的振型。對(duì)結(jié)構(gòu)施加與各振型側(cè)移模式相應(yīng)的側(cè)向力，并分別進(jìn)行推覆分析得到各振型相應(yīng)的能力曲線。將各振型能力曲線與需求曲線繪在同一坐標(biāo)系中，求其交點(diǎn)得到各振型對(duì)結(jié)構(gòu)的貢獻(xiàn)，將各振型貢獻(xiàn)按照SRSS法組合即得結(jié)構(gòu)總地震響應(yīng)，最后校核關(guān)鍵樓層的

6、變形。
　　 (5)帶加強(qiáng)層高層建筑結(jié)構(gòu)地震力的簡(jiǎn)化算法提出了帶加強(qiáng)層高層建筑結(jié)構(gòu)地震作用的簡(jiǎn)化算法。根據(jù)帶加強(qiáng)層高層建筑結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，將整個(gè)結(jié)構(gòu)以加強(qiáng)層為界分段，按照模態(tài)分析方法將各段按照第一振型側(cè)移模式等效為單自由度體系，串聯(lián)各單自由度體系，重新形成整體結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化計(jì)算模型。按照振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算簡(jiǎn)化計(jì)算模型的地震力即得到各段結(jié)構(gòu)所受的基底剪力并將其分配至結(jié)構(gòu)的各個(gè)樓層。分不同振型串聯(lián)組合各分段然后將各振型地震剪力按照SRSS