帶鋼塔樓高層建筑的抗震設(shè)計(jì)方法研究.pdf

1、近年來,在高層建筑頂部安裝鋼結(jié)構(gòu)塔樓的建筑結(jié)構(gòu)體系應(yīng)用日益增多.但是歷次地震震害表明,地震作用下屋頂上的塔樓地震反應(yīng)強(qiáng)烈,即使在主體結(jié)構(gòu)無震害或震害很輕的情況下,屋頂塔樓也會(huì)發(fā)生嚴(yán)重破壞.目前這種結(jié)構(gòu)體系的抗震設(shè)計(jì)方法國(guó)內(nèi)研究得較少,更缺乏系統(tǒng)性的研究,以致工程設(shè)計(jì)上缺乏較為合理的實(shí)用設(shè)計(jì)方法.該文對(duì)帶鋼塔樓高層建筑結(jié)構(gòu)體系的抗震設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究,較為深入地研究了動(dòng)力特性、阻尼計(jì)算模型、地震作用計(jì)算方法和抗震設(shè)計(jì)方法.以江蘇

2、省電網(wǎng)調(diào)度中心為例,采用三維空間有限元模型研究頂部安裝鋼結(jié)構(gòu)塔樓的高層建筑動(dòng)力特性.從整體動(dòng)力特性可以看出,當(dāng)高層建筑在地震動(dòng)作用下產(chǎn)生振動(dòng)時(shí),屋頂鋼塔在高層建筑屋頂層振動(dòng)的激勵(lì)下,產(chǎn)生二次型振動(dòng),發(fā)生顯著的"鞭梢效應(yīng)".根據(jù)Rayleigh-Ritz法的基本原理,該文給出了帶鋼塔樓高層建筑動(dòng)力特性的簡(jiǎn)化近似計(jì)算方法.對(duì)于這種主體結(jié)構(gòu)和鋼塔組成的組合體系,可以分別求出鋼塔和主體結(jié)構(gòu)各自的周期和振型,采用Rayleigh-Ritz法將其進(jìn)

3、行組合近似求解整體動(dòng)力特性.討論了結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析中阻尼計(jì)算模型的研究進(jìn)展,在此基礎(chǔ)上研究了非比例阻尼結(jié)構(gòu)體系的動(dòng)力響應(yīng)特點(diǎn).從工程實(shí)際應(yīng)用出發(fā),研究了帶鋼塔樓的鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)體系等效粘滯阻尼比的計(jì)算方法,并采用等效粘滯阻尼比來考慮鋼塔樓和主體結(jié)構(gòu)不同阻尼耗能特性的影響.分析表明,帶鋼塔樓的鋼筋混凝土高層建筑進(jìn)行地震響應(yīng)計(jì)算時(shí),鋼塔樓內(nèi)力標(biāo)準(zhǔn)值需要根據(jù)結(jié)構(gòu)的等效粘滯阻尼比進(jìn)行調(diào)整,其余的結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)可不作調(diào)整.在總結(jié)帶鋼塔樓高層建筑

4、整體地震作用的計(jì)算方法的基礎(chǔ)上,采用基于振型分解的結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)時(shí)程分析方法分析高階振型在塔樓地震響應(yīng)中的貢獻(xiàn),提出了采用振型分解反應(yīng)譜法和振型分解直接動(dòng)力分析法時(shí)所適宜考慮的振型階數(shù).該文分析了高層建筑頂部塔樓鞭梢效應(yīng)產(chǎn)生的本質(zhì)原因,指出塔樓的鞭梢效應(yīng)實(shí)質(zhì)上是由于在地震作用下整體結(jié)構(gòu)發(fā)生共振產(chǎn)生的,而與塔樓和主體結(jié)構(gòu)自振周期的比值沒有直接的聯(lián)系,并提出了高層建筑頂部塔樓抗震概念設(shè)計(jì)的基本原則.研究了鋼塔樓地震作用的影響因素以及鋼塔樓對(duì)主