大型钢-混凝土竖向混合结构体系受力及抗震性能分析

摘要

组合结构一般是指由钢材(包括轧制或者焊接成型型钢、钢筋)和混凝土组成的结构,统称钢一混凝土组合结构。本文研究的钢-混凝土竖向混合结构是满足工艺要求的复杂工业建筑,该结构体系的下部采用钢筋混凝土空心管柱,上部采用空间变矢高桁架平台。该混合结构体系的上部空间变矢高桁架的刚度远远超过下部钢筋混凝土管柱的刚度,结构上部的设备自重是结构主要荷载,造成结构80％的质量集中在结构的上部。因此,该结构体系属于典型的竖向刚度和质量分布很不均匀的高柔结构,并且结构下部空旷,地震作用对结构影响明显。
　　本文结合工程的实际经验以及工艺的要求,提出了主桁架采用两种不同形式的钢-混凝土竖向混合结构,利用SAP2000有限元分析软件建立了这两种结构体系的计算模型。共完成了以下分析：计算两种结构在恒载、活载、雪载、风载作用下的内力和变形；分别对两种结构进行动力特性分析,了解结构的动力特性参数；对两种结构进行反应谱分析和弹性时程分析,全面了解这两种结构的抗震性能。分析结果表明:两种结构的前几阶振型频率接近、振型间耦合作用明显,扭转效应明显,原因在于该类结构抗扭刚度小、质量和刚度沿竖向分布不均匀;地震作用下,两种结构变矢高桁架平台在地震作用下产生的地震力占总基底反力的75％左右,结构的水平位移主要由混凝土管柱的“弯剪”变形组成,结构桁架平台刚度大,在水平荷载作用下,近似整体平动;对比分析发现,风荷载及地震作用下结构的Y向侧向位移均小于X向,说明结构Y向侧移刚度大于X向。

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1 绪 论

1.1 研究背景

1.2 国内外的研究现状

1.3 本文研究内容

2 钢-混凝土竖向混合结构模型及荷载条件

2.1 结构布置

2.2 设计参数

2.3 有限元模型建立

3 钢-混凝土竖向混合结构受力性能分析

3.1 恒载

3.2 活荷载

3.3 雪荷载

3.4 风荷载

3.5 本章小结

4 钢-混凝土竖向混合结构地震作用分析

4.1 动力特性分析

4.2 地震作用反应谱分析

4.3 弹性时程分析

4.4 模型对比分析

4.5 本章小结

5 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

致谢

参考文献