鋼筋混凝土巨型框架多功能減振結構體系結構方案的研究.pdf

1、巨型框架結構體系是適應高層建筑的發(fā)展而出現(xiàn)的一種新型結構體系，隨著巨型框架結構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構減振措施是未來高層、超高層建筑發(fā)展的必然要求。結構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)結構本身的結構動力特性，綜合利用各種控制技術優(yōu)勢，提出更加安全、可靠、有效的結構控制措施，是目前學術界、工程界急待解決的一個重要課題。本文

2、在結合巨型框架結構的自身優(yōu)勢、綜合多種結構振動控制技術的基礎上，提出了一種新型減振結構體系——鋼筋混凝土巨型框架多功能減振結構體系，這是巨型框架結構體系的最新發(fā)展。已有的研究結果表明，它具有調頻質量減振、基礎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)，具有廣闊的應用前景。 本文對鋼筋混凝土巨型框架抗震結構和鋼筋混凝土巨型框架多功能減振結構試驗模型的振動臺試驗結果進行了對比研究，簡單介紹了試驗的

3、概況，從兩種試驗模型振動特性、結構的加速度反應、位移反應、試驗結束后的破壞特點方面進行了詳細的比較，試驗結果充分證明了鋼筋混凝土巨型框架多功能減振結構的有效性，此外，將試驗各階段試驗模型的地震反應理論計算結果與試驗結果進行了比較，分析結果表明有限元計算結果是正確可靠的。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構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構體系受力的獨特性，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構進行動力分析時所應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構和鋼筋混凝土巨型框架多功能減振結構進行了研究，對兩種結構體系的動力特

5、性和地震反應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構的減振機理，進一步論證了鋼筋混凝土巨型框架多功能減振結構不僅具有良好的空間協(xié)調工作性能，而且具有基礎隔震、調頻質量阻尼器減振、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構主次框架主要采用兩種聯(lián)結方案：(1)采用增設次框架邊柱、主次框架分離、并在次框架底層柱頂(或柱底)設置減振耗能裝置(如夾層橡膠墊)的方案，(2)次框架樓層處設置減振耗能裝置

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構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>、調諧比ξ、質量比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)系方案下的減振結構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構主次框架間設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，對在主次框架間設置粘滯阻尼器的鋼筋混凝土巨型框架多功能減振結構的抗震性能進行了深入的探討，研究結果表明，在主次框架間設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

8、構的地震反應，防止主次框架間的結構地震碰撞破壞，同時研究了粘滯阻尼器主要動力參數(shù)對結構動力反應的影響規(guī)律，并就其設置的位置和數(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構的抗震性能進行了比較研究(目前，有關FPS隔震支座方面的研究在國內(nèi)鮮有報導)，闡述了LRB隔震支座和FPS隔震支座的節(jié)點構造、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