超高层建筑结构中设置加强层的抗震性能研究

摘要

随着科技的进步和社会的发展,高层及超高层建筑在中国大地上迅速崛起。人们对于美的追求层次在不断提升、对建筑舒适度的要求越来越高，现代高层建筑也向着这一方向不断发展，建筑形式在建筑师的笔下越来越独特，建筑的高度也愈来愈高，这些使结构受力变的更加复杂，给结构设计师提出了更高要求，也带来了新的机遇和挑战。带加强层的框架-核心筒结构这一结构形式的产生，很好的缓解了建筑功能和结构设计上的矛盾，因而越来越受到结构设计师的亲眯。任何事物都存在两面性，在超高层建筑中设置加强层也有其不利的一面，主要表现在：容易形成薄弱层，在加强层处内力发生强烈变化等问题，因此，研究这一类结构体系的受力和破坏情况显得十分重要，鉴于以上原因,本文开展了下列研究工作:　　1、介绍了国内外带加强层框架-核心筒结构体系的高层建筑的理论发展及应用现状，对加强层的概念、加强层对结构的受力影响以及对加强层的优缺点、工作机理进行了概况总结；建议加强层、避难层和设备层一道布置在同一楼层，但需要符合避难层的防火设计的要求；本文系统叙述了地震反应分析的常用理论方法，重点介绍了Pushover分析方法，主要包括：侧向加载模式的选择，需求谱和能量谱的转换建立，通过需求谱和能量谱求取结构性能点，利用性能点处的各种抗震指标进行结构抗震能力的评估。Pushover分析方法是静力弹塑性分析的主要方法之一。　　2、以合肥的一栋49层带加强层的钢框架-核心筒结构的实际工程为基础，建立了五种计算模型，加强层的布置方式为伸臂结合环带设置，设置形式为“八”字形桁架，这五种模型分别为：无加强层的模型0，设置一道、二道、三道、四道加强层的模型1到模型4。采用Midas Building有限元软件，首先对以上五种模型分别进行反应谱计算，分析加强层对不同模型的内力影响，对其计算结果进行了比较分析，主要进行以下几方面的对比分析：结构的自振特性、层间位移角、框架与核心筒间的内力分配和局部构件内力的地震响应情况等。其次，对上述五种计算模型，选择了三种不同的侧向加载模式进行Pushover分析，研究其在大震下的薄弱层，结构塑性铰出现次序及位置，并对计算得到的结构能力曲线、性能点等对比分析，分析在计算模型下，这一类结构体系在大震下的地震反应特性，以期望能对实际工程设计和应用提供一定的建议和参考。

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第一章 绪论

1.1 概论

1.2加强层在实际工程中的应用

1.3 加强层的研究现状及发展历程

1.4 本文研究的主要内容

第二章 加强层作用原理及地震反应分析相关理论

2.1加强层的相关概念

2.2 带加强层的框架-核心筒结构优缺点及工作机理

2.3 地震反应分析方法

2.4 工程模型概况和计算方案的确定

2.5 本章小结

第三章 加强层的设置对力学性能的抗震分析

3.1 加强层的数量对结构自振特性的影响

3.2 加强层的数量对结构侧移的影响

3.3 加强层对框架和核心筒间弯矩分配的影响

3.4 加强层对框架和核心筒间剪力分配的影响

3.5 加强层对边框架柱（Z1）弯矩和剪力的影响

3.6 本章小结

第四章 带加强层框架-核心筒结构的PUSHOVER分析

4.1 PUSHOVER分析概况

4.2 能力谱法

4.3 计算模型概况

4.4 PUSHOVER结果对比分析

4.5 本章小结

第五章 结论与展望

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果