地震作用下多塔楼连体高层建筑动力响应分析

摘要

高层建筑正日益向多功能发展，为满足建筑功能和建筑外观的多样化需求，大量体型复杂的高层建筑不断涌现，其中大底盘多塔楼和多塔楼连体高层建筑就是很典型的一类。相对于单体高层建筑，多塔楼和多塔楼连体高层建筑的振动形式更加复杂，高阶振型对内力的影响更为突出，结构扭转振动反应也更大。本文在武汉市建委科研计划项目（No.2005-18）的资助下对多塔楼和多塔楼连体高层建筑的动力特性和地震作用下动力响应进行了理论与数值研究。首先介绍了多塔楼和多塔楼连体高层建筑的分类、构件的计算模型和结构整体动力分析模型，推导出对称三塔楼高层建筑的七种基本振型；并对多塔楼和多塔楼连体高层建筑的动力特性和地震作用下动力响应进行了理论分析。其次，论文运用武汉圣淘沙大厦和另外两个数值算例衍生而来的十三个计算工况对多塔楼高层建筑的动力特性和地震作用下动力响应进行了计算分析，在结构的基本振动形式、振型参与系数、地震作用下结构响应的特点、用振型分解法进行地震作用计算时振型数的选取原则、非对称多塔楼高层建筑的一些性质以及各塔楼的非对称程度对结构响应和塔楼自身响应的影响等方面得到了一些有价值的结论。最后，论文分析了连体结构的质量、刚度、连接形式、连体所在的楼层以及连体结构的总层数等对多塔楼高层建筑的动力特性和地震作用下动力响应的影响，并运用三个工况进行了计算分析，认为连体的位置宜设置在塔楼中部偏上的部位，此时结构的底部剪力和扭矩处于最小值区间，结构的底部弯矩处于中值，结构的位移控制也比较好；除了地震沿塔楼的排列方向作用时连体结构的垂直平面内的剪力和弯矩比较大外，其它情况下的内力值都处在较小的区间。