国家金融信息大厦结构及其转换层力学分析

摘要

随着现代技术进步，超高层建筑得到了广泛的应用。为满足人们多样的用途需求，建筑结构越来越复杂，转换层结构形式的选择与抗震设计也成为各学者研究的重点。
　　国家金融信息大厦高360m，采用巨型框架-核心筒结构体系。其结构在第60层做一次方形变圆形的桁架转换。转换层在地震荷载作用下的工作状态需要满足预期性能。本文主要针对国家金融信息大厦整体结构及其转换层的抗震性能进行了研究，主要工作如下:
　　(1)对国家金融信息大厦整体结构进行弹性反应谱分析，通过ETABS与MIDAS两种不同有限元软件的分析计算，对超高层建筑结构在地震作用下的主要抗震指标进行结果对比。对结构的自振周期与振型、周期比、底层剪力、倾覆力矩、层间位移角、顶点位移等进行了探讨。MIDAS软件分析结果显示，大厦的第一自振周期为6.33s，第一周期比小于0.85。整体结构其他各项指标与ETABS软件分析结果基本保持一致。
　　(2)采用MIDAS有限元软件分析了转换层（59-60层）两种不同转换桁架布置形式对整体结构的影响，同时对比分析了两者局部受力的差异，包括转换桁架、边框中柱、巨型角柱等构件。分析表明，转换层局部结构布置形式的差异对整体结构自振周期以及受力特性影响不大，但是该楼层桁架、柱等构件的受力与变形有显著的差别。其中转换层结构形式二在荷载传递及巨柱框架和剪力墙受力的分配上表现更优。
　　(3)基于前两部分的分析内容，利用有限元软件MARC对转换层及附近上下楼层（57-61层）进行了细化建模分析，评估了转换桁架、核心筒、钢管混凝土柱、钢梁等构件的震后性能状况，确定了转换层结构在地震荷载作用下的工作状态。

目录

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致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 高层建筑的定义与分类

1．1．1 高层建筑的定义

1．1．2 高层建筑的分类

1．2 超高层建筑发展历史

1．2．1 世界高层建筑的发展历史

1．2．2 国内高层建筑的发展历史

1．3 高层建筑的结构体系

1．4 超高层建筑转换层的结构形式

1．5 超高层建筑及转换层的研究现状

1．6 本文的研究方法与内容

1．6．1 研究方法

1．6．2 研究内容

第二章 国家金融信息大厦设计方案

2．1 国家金融信息大厦概况

2．2 大厦结构方案

2．2．1 核心筒

2．2．2 外框架／密柱筒

2．2．3 环带桁架

2．2．4 伸臂桁架

2．2．5 转换桁架

2．2．6 底部支撑

2．3 结构预期性能目标与抗震措施

2．3．1 结构预期性能目标

2．3．2 抗震构造措施

2．4 结构材料

2．4．1 混凝土

2．4．2 钢材

2．5 结构荷载

2．5．1 恒荷载与活荷载

2．5．2 风荷载与雪荷载

2．5．3 地震荷载

2．6 荷载组合

2．6．1 无地震荷载

2．6．2 多遇地震

2．6．3 设防烈度及罕遇地震

第三章 整体结构反应谱分析

3．1 反应谱法

3．2 大厦整体结构有限元模型

3．3 转换层结构形式

3．3．1 方案一

3．3．2 方案二

3．4 反应谱分析

3．5 力学分析结果

3．5．1 自振周期及振型

3．5．2 底部剪力与倾覆弯矩

3．5．3 层间位移角与顶点位移

3．6 两种不同转换桁架布置形式结果对比

3．6．1 桁架内力结果对比

3．6．2 柱内力结果对比

3．6．3 结果分析

3．7 本章小结

第四章 转换层结构力学分析

4．1 转换桁架结构

4．2 转换层力学分析模型

4．3 结构材料特性

4．4 力学分析

4．4．1 分析方法

4．4．2 荷载

4．4．3 荷载组合

4．5 转换层结构力学分析结果

4．5．1 不考虑地震作用

4．5．2 多遇地震(小震)

4．5．3 设防烈度(中震)

4．6．4 罕遇地震(大震)

4．7 小结

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献