带钢桁架转换层高层建筑结构受力性能的非线性分析

摘要

随着高层建筑结构的迅速发展,建筑功能日益复杂化。带钢桁架转换层结构成为近年来高层建筑结构发展的一大趋势。该结构传力明确,传力途径清楚,但由于结构竖向分布不规则,构造复杂,实际工程应用并不是很多,试验和理论研究也相对较少,且现行规范也无具体涉及。因此对带钢桁架转换层高层建筑结构在地震作用下的分析成为关键。本文运用基于结构性能的抗震设计理论,采用通用有限元程序 SAP2000进行非线性静力计算分析,对结构的受力性能进行评估。
　　论文总结了非线性静力分析方法及桁架转换层结构的基本概念和设计原则。运用SAP2000建立三维有限元整体模型,采用模态分析方法,对钢桁架转换层结构的抗震性能进行分析。分析结果表明,在高层建筑结构中设置钢桁架转换层,其结构的受力性能符合规范要求。在对带钢桁架转换层高层建筑结构进行结构设计时,除了低阶振型为地震作用的主要控制因素外,高阶振型对结构的地震作用也有较大的贡献,不能忽略。
　　为了深入研究带钢桁架转换层高层建筑结构在罕遇地震作用下的抗震性能,分别对不同的转换层形式和不同的转换层设置高度的计算模型进行了Pushover分析。根据分析结果,对结构模型在弹塑性阶段的自振周期、结构振型参与系数、出铰部位顺序、结构荷载—位移的规律、薄弱层位置等方面进行对比,并利用能力谱法对结构的抗震性能进行评估。
　　论文通过研究发现,钢桁架转换层形式的不同对结构的各项性能影响不大,而转换层设置高度的不同对结构的各项性能有较大影响,特别是对薄弱层位置。钢桁架转换层设计的重点在于转换层的设置高度及对薄弱层位置所采取的措施。

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1绪论

1.1引言

1.2带转换层高层建筑结构在国内外的发展及研究现状

1.3本论文主要的研究内容

2非线性静力分析概述

2.1非线性静力分析方法

2.2 SAP2000中的Pushover方法

2.3Pushover工况

2.4非线性静力分析的主要目的

3桁架转换层结构设计

3.1转换层的设计原则

3.2楼层刚度

3.3转换层上、下结构侧向刚度比的合理取值

4钢桁架转换层的动力性能分析

4.1计算模型的建立

4.2结构的有限元建模

4.3模态分析

4.4模态分析计算结果

5钢桁架转换层形式对结构受力性能的影响

5.1 SAP2000分析模型

5.2模态分析计算结果

5.3非线性静力分析计算结果

6转换层设置高度对结构受力性能的影响

6.1 SAP2000分析模型

6.2模态分析计算结果

6.3非线性静力分析计算结果

7结论

7.1本文主要结论

7.2展望

致谢

参考文献

附 录