带转换层型钢混凝土框筒结构试验研究与抗震性能分析

摘要

近年来，超限高层结构在我国越来越多的出现，这些创意新颖、造型复杂的结构在满足了建筑功能多样性要求的同时，往往由于其设计超出了现行抗震设计规范、规程的适用范围和相关规定，在使用过程中给结构的安全带来了隐患，因此对超限高层建筑结构进行研究，尤其是在大震条件下抗震性能的研究具有重要的意义和实用价值。 本文以上海证大喜马拉雅艺术中心酒店结构为原型，进行了1/20缩尺比例的模拟地震振动台试验，研究了模型结构的动力特性及在受到7度不同水准地震作用下的加速度、位移、应变反应，结构的周期、刚度和阻尼的变化和结构破坏情况；根据模型结构破坏情况分析结构的薄弱部位和破坏机理，评价结构的抗震能力；根据模型结构的试验结果，按照相似关系推算原型结构的地震反应，分析原型结构的抗震性能。 在试验研究的基础上，使用有限元分析软件ETABS，运用“等代柱”法，建立原型结构的三维有限元模型，讨论研究了SRC构件塑性铰参数受轴压比的影响，并对原型结构进行Pushover分析。运用能力谱法对结构抗震性能评估时，根据所施加的水平侧向力模式的特点，利用振型分解反应谱法对小震下性能点进行修正，得到修正后的能力谱曲线。通过罕遇下性能点，得到了结构在罕遇地震下的反应，把计算结果与试验结果进行了对照，进一步验证了Pushover分析方法的可行性以及参数修正的合理性。模型中上部楼层安装了位移型阻尼器，需考虑阻尼器对整体结构阻尼比的贡献，本文用两种不同计算附加阻尼比：一种是根据等效阻尼比的概念，再结合最终试验实测的阻尼比求得，另一种是根据理论公式直接计算。 转换层作为高层建筑的一个重要组成部分，承担着传递荷载的作用，其结构的受力在整个结构设计中占有重要地位，因此本文在第五章重点研究了转换结构的受力性能，讨论了施工顺序加载对转换结构内力和变形的影响，以及结构层间剪力及转换构件内力随结构顶点位移增加的变化情况。 本文最后还对本课题需要进一步开展的工作进行了简要的讨论。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1引言

1.2国内外高层建筑的发展

1.2.1高层建筑的发展历程

1.2.2高层建筑的发展趋势

1.3超限高层的定义

1.4超限高层的研究

1.4.1我国高层结构设计特点

1.4.2高层建筑结构地震反应分析

1.5选题背景

1.6本文的主要工作

第2章 模型设计、制作与试验过程

2.1引言

2.2试验设备与仪器

2.2.1模拟地震振动台

2.2.2测试设备及仪器

2.3模型设计及制作

2.3.1动力模型设计依据

2.3.2相似关系

2.3.3模型材料

2.3.4模型施工过程

2.3.5模型质量

2.4模拟地震试验过程

2.4.1试验过程简述

2.4.2测点布置

2.4.3试验输入地震波

2.4.4试验步骤

第3章 振动台试验现象及结果分析

3.1试验现象描述

3.1.1七度多遇地震试验阶段

3.1.2七度基本地震试验阶段

3.1.3七度罕遇地震试验阶段

3.1.4八度罕遇地震试验阶段

3.2模型结构试验结果分析

3.2.1动力分析

3.2.2模型结构加速度反应

3.2.3模型结构位移反应

3.3原型结构的抗震性能

3.3.1原型结构的动力特性

3.3.2原型结构加速度反应

3.3.3原型结构的位移反应

3.3.4原型结构剪力反应

3.4试验研究结论

第4章 静力弹塑性计算分析

4.1引言

4.2 ETABS程序介绍

4.3原型结构的静力弹塑性计算分析

4.3.1 Pushover的起源及与发展

4.3.2 Pushover分析方法原理

4.3.3 Pushover计算的一般步骤

4.3.4原型结构计算模型

4.3.5塑性铰参数的确定

4.3.6侧向力加载模式

4.3.7能力谱方法的修正

4.3.8静力弹塑性结果分析及性能评价

4.4小结

第5章 转换层结构内力分析

5.1概述

5.2考虑顺序施工对转换构件受力的影响

5.3静力弹塑性分析下转换层内力分析

5.3.1桁架转换层框架剪力

5.3.2转换梁

5.4小结

第6章 结论和建议

6.1结论

6.2建议

致谢

参考文献

个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果