某超限工程结构分析研究

摘要

根据目前国内建筑行业发展趋势及国家政策导向，本工程采用的结构体系为框—剪结构，其中框架为钢管混凝土柱+钢梁结构形式，剪力墙为混凝土结构，同时为了施工便利，剪力墙端部增加了构造型钢。本项目虽然采用比较成熟的结构体系，但有其本身的特点，且这些特点对结构抗震分析研究极为不利。建筑高度虽然不超限，但平面极不规则，且不规则性超越了国家规范限值及国家超限审查要点。本项目的不规则性主要包括结构塔楼偏置，质心偏心率超限；楼板开大洞，且开洞面积大于30%；竖向构件竖向构件位置外挑大于10%和4m，且属于多塔。通过计算分析，结构相邻层刚度变化大于70%；相邻层受剪承载力变化大于80%。本文主要研究不规则性超限结构在地震及风荷载下的反应，对结构设计提供指导性意见，保证结构的安全性，同时对类似工程研究提供参考。
　　本文研究的主要创新点：
　　1.结构不规则性及结构包络性分析研究。根据结构的不规则性，本文引入了结构抗震性能化研究概念，并提出了性能化目标。为了达到既定的性能目标要求，本文采取了包络性分析设计的方法，同时提出了整体结构模型水平分割，即对底部大底盘公建结构进行分析的方法，保证结构分析研究的完整性及结构的安全性。
　　2.结构连接部位分析研究。本工程裙房结构为10层，且左侧和下侧各有99.6m高塔楼，裙房中设置的自动扶梯和中庭造成了楼板大面积开洞。当结构承受风荷载或地震作用等水平荷载时，开洞附近的楼板承受了较大的剪力和拉压力。本文运用ETABS软件对相应部位进行切割，采用了布莱尔运算法则进行统计，避免了传统分析方法造成的连接部位在不同分析工况下的分析错误，更为精确地分析研究连接部位的结构受力状态。
　　3.钢管混凝土柱-钢梁节点分析。为了经济效益的最大化，结构钢梁采用了变截面钢梁，采用ANSYS对变截面钢梁的梁柱节点进行了分析研究；同时本工程应用薄壁型钢管混凝土结构形式，对梁柱节点分析的同时具体研究了柱的应力状态，并提出了解决措施。
　　4.钢-混凝土牛腿节点分析。结构转换采用了钢-混凝土牛腿结构转换。对此部位进行了施工阶段的钢牛腿节点分析研究及结构完成后钢-混凝土牛腿节点分析。满足结构在施工过程及使用阶段不同状况下的安全需要，在保证安全的前提下加快了施工进度。

目录

声明

1 综述

1.1 研究背景

1.2 研究现状

1.3 主要研究内容

1.4 本章小结

2 工程概况

2.1 设计规范、标准及规程

2.2 设计准则

2.3 设计荷载及荷载组合

2.4 设计材料

2.5 工程地质

2.6 本章小结

3 结构整体分析

3.1 结构超限情况及性能化设计

3.2 结构反应谱法分析

3.3 结构弹性动力时程分析

3.4 静力弹塑性分析

3.5 本章小结

4 连接部位计算分析（ETABS）

4.1 计算内容

4.2 计算结果

4.3 本章小结

5 节点分析

5.1 计算参数

5.2 工况说明

5.3 计算结果

5.4 本章小结

6 结 论

参考文献

致谢