高耸钢塔结构的体系与抗风及抗震分析

摘要

与以往大量建造的圆形对称高耸结构相比,不对称高耸结构具有许多显著不同的结构特点.不对称高耸结构的工程实例日益增多,但中国以往大量的理论研究和工程经验均局限在体型对称的高耸结构上,因此有必要对不对称高耸结构进行深入的分析和研究,以了解其受力特性.该文以南京奥林匹克体育中心观光塔为背景工程,对比研究了不同的结构体系对不对称高耸结构抗侧性能的影响,并采用杆系模型建立了南京奥体观光塔的三维空间模型.利用谐波叠加法,根据随机理论编制了脉动风压和人工地震波的数值模拟程序,并利用该程序计算出了适合背景工程的脉动风压时程样本及人工地震波,经与理论值的频谱检验,证明精度可以满足工程应用.对不对称高耸结构的静力弹性和弹塑性分析方法进行了研究,并分别运用时程分析法和Pushover分析法对背景工程进行了弹性和弹塑性阶段的分析研究.根据分析结果,可以得出以下结论:(1)不对称高耸结构由于存在结构偏心,因而结构往往存在明显的强弱轴,结构整体作用存在较明显的扭转现象,故不对称高耸结构的体系布置宜通过调整相应轴线的结构刚度以减小结构整体扭转.(2)以往的层模型简化方法由于忽略结构的扭转,不适用于不对称高耸结构的抗风与抗震分析,应采用空间三维模型.(3)对于有框架柱的高耸钢塔结构,采用钢管混凝土柱不仅可以提高结构的整体抗侧能力,而且由于增加结构自重,对于减小结构在动力风荷载作用下的加速度响应也大有益处.

目录

文摘

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第一章 绪论

1.1引言

1.2高耸结构的应用与发展

1.3高耸结构的研究现状及存在的不足

1.3.1结构体系

1.3.2计算方法

1.3.3结构抗风、抗震分析

1.3.4高耸结构弹塑性分析

1.4本文的主要研究内容

1.5背景工程简介

第二章 高耸钢塔结构主要抗侧力体系方案比较

2.1高耸钢塔结构抗侧体系的主要影响因素

2.1.1高宽比

2.1.2建筑物的刚度

2.2背景工程体系研究

2.2.1.主塔结构体系布置

2.2.2多方案计算比较

2.4.3结构整体计算与分析

2.5小结

第三章高耸钢塔结构的抗风分析

3.1引言

3.2南京奥体观光塔顺风向静力风荷载

3.3南京奥体观光塔顺风向脉动风荷载

3.3.1、脉动风压的功率谱密度函数

3.3.2顺风向脉动风荷载的模拟

3.3.3脉动风压样本检验：

3.4南京奥体观光塔横风向脉动风荷载

3.5顺风向脉动风振响应的时域分析

3.5.1直接动力法

3.5.2观光塔脉动风荷载的时程分析

3.6小结

第四章高耸钢塔结构的地震反应分析

4.1结构地震作用基本理论

4.1.1静力理论计算

4.1.2反应谱理论阶段

4.1.3动力理论阶段

4.2结构弹性抗震设计计算方法

4.2.1时域分析法

4.2.2频域分析方法

4.2.3振型叠加法

4.3结构弹塑性抗震设计计算方法

4.3.1实施步骤

4.3.2静力弹塑性分析法的基本假定

4.3.3水平加载方式

4.3.4恢复力模型

4.4高耸结构地震作用特点

4.5南京奥体科技中心观光塔弹性地震作用计算

4.5.1振型分解反应谱的地震作用计算

4.5.2时程分析法的弹性地震作用

4.5.3弹性地震响应分析

4.6南京奥体科技中心观光塔弹塑性地震作用计算

4.6.1计算模型的建立

4.6.2结构出铰位置

4.6.3谱分析

4.7小结

第五章结论与建议

5.1结论

5.2展望与建议

参考文献

致 谢