巨型桁架悬挂钢结构体系抗震性能研究

摘要

由于人口快速增长和土地资源的紧缺,高层建筑迅猛发展,对城市景观和人们的生活产生了多方面的深刻影响.在高层建筑发展的过程中,巨型悬挂结构因其具有独特的建筑造型、优良的结构性能、能满足多变的建筑功能要求而得到发展.该文在对巨型结构和悬挂结构发展研究现状做出综述的基础上,提出了一种全新的结构体系——巨型桁架悬挂结构.建立了巨型桁架悬挂钢结构建筑的空间三维模型,运用有限元方法,研究了巨型桁架悬挂钢结构的静力特性、基本动力特性及水平地震响应规律,同时与巨型框架悬挂钢结构、巨型桁架非悬挂结构模型进行了对比研究.分析表明巨型桁架主结构能有效提高结构的抗侧能力,子结构采用悬吊的方式能有效控制主体结构的地震响应,巨型桁架悬挂钢结构是一种高效的新型结构体系.与低层和多层建筑相比,怎样在高层建筑中较好实现采光、通风、人际交往、户外活动等方面要求,仍然是建筑师与结构工程师面临的紧迫任务.巨型桁架悬挂钢结构高层建筑,不仅可以满足建筑师自由设计的要求,而且能够促进建筑物的大胆创新.由于该结构用悬挂体系构成内部楼层,可实现在空间不同位置设置大型孔洞,通过调整孔洞的位置、形状、大小,可显著减小结构的风荷载和风振响应.基于此该文针对底部开敞、上部透空和内部中庭三种典型的空间开洞措施进行了模拟,分析了悬吊质量在竖向和水平不规则分布对巨型桁架悬挂钢结构建筑地震响应的影响,对结构体系布置得出了一些有益的结论.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1高层建筑发展概况

1.1.1高层建筑的内涵

1.1.2高层建筑结构的发展演变

1.1.3高层建筑兴起的原因和发展趋势

1.2本文的课题来源和主要工作

1.2.1课题来源

1.2.2主要工作

第二章巨型桁架悬挂钢结构新体系

2.1巨型结构的应用发展状况

2.1.1巨型结构的产生与发展

2.1.2巨型结构的特点

2.1.3巨型结构体系的结构形式

2.1.4巨型桁架结构

2.2巨型悬挂结构的发展研究综述

2.2.1悬挂建筑结构

2.2.2巨型悬挂高层建筑的结构形式

2.2.3悬挂建筑结构的研究现状

2.3巨型桁架悬挂钢结构新体系

第三章高层钢结构静、动力分析方法概述

3.1结构分析模型

3.2地震的基本概念

3.2.1概述

3.2.2地震动特性的要素

3.3高层建筑结构地震反应分析的基本方法

3.4地震作用下的时程分析法

3.4.1时程分析法的特点

3.4.2时程分析法的适用范围

3.4.3时程分析法的计算步骤

3.4.4采用时程分析法的注意事项

3.5结构分析软件SAP2000简介

第四章巨型桁架悬挂钢结构静、动力特性分析

4.1巨型桁架悬挂钢结构的分析模型

4.1.1巨型桁架悬挂钢结构的体系构成

4.1.2巨型桁架悬挂钢结构的受力特点

4.1.3巨型桁架悬挂钢结构的分析模型

4.2巨型桁架悬挂钢结构静力性能有限元分析

4.2.1荷载工况

4.2.2荷载取值

4.2.3计算结果分析

4.2.4小结

4.3巨型桁架悬挂钢结构动力特性有限元分析

4.3.1巨型桁架悬挂钢结构的基本动力特性

4.3.2空间开洞对巨型桁架悬挂钢结构的基本动力特性的影响

4.3.3小结

4.4巨型框架悬挂钢结构静、动力性能对比分析

4.4.1巨型框架悬挂钢结构算例

4.4.2静力计算结果

4.4.3动力特性计算结果

4.4.4小结

第五章水平地震作用下巨型桁架悬挂钢结构时程反应分析

5.1引言

5.2水平地震作用下巨型桁架悬挂钢结构的抗震性能

5.2.1分析模型

5.2.2荷载工况

5.2.3弹性时程分析

5.2.4小结

5.3空间开洞对巨型桁架悬挂钢结构抗震性能的影响

5.3.1分析模型

5.3.2荷载工况

5.3.3弹性时程分析

5.3.4小结

第六章结论与展望

6.1本课题的重要结论

6.2课题展望

参考文献

致谢