基于性能的超限高层框架结构设计方法研究

论文摘要

随着我国国民经济的飞速发展和科学技术的提高，超限高层结构越来越多，它不仅为人们提供了舒适的生活和办公环境，还有效节约了宝贵的土地资源，但是如何评估和保证其在地震作用下的性能，是近些年来许多结构抗震研究者所探讨的课题。我国建设部自1998年成立第一届全国超限高层建筑工程抗震设防审查专家委员会以来，先后出台了多部规定、章程以及部门规章和文件，逐步完善了我国超限高层抗震设防的管理体系。基于性能的抗震设计思想已经成为抗震新的发展方向，也将在以后占越来越重要的地位。静力弹塑性分析（Pushover Analysis）是一种实现基于性能抗震设计的重要方法，故对该方法的研究与改进，具有重大意义。本文首先总结了超限高层结构产生的原因和应用情况，归纳了基于性能抗震设计的基本原理和方法，并在此基础上，着重探讨了静力弹塑性分析的基本原理、实施过程及其优缺点。本文通过对超限幅度不是很大的超限高层框架结构抗震设计思想和方法的研究，提出了基于“四水准”抗震设计思想的改进方法，并把此方法应用于几个算例的性能评估。在本文算例中，对不能满足抗震性能要求的情况，通过考虑混凝土强度等级、梁配筋率和薄弱层柱截面尺寸等几个参数对其抗震性能的影响，探讨了一种实现基于性能水准要求的途径。通过本文的探讨希望能为该类工程提供更为精确的设计方法或为实现基于性能抗震设计的“设计-评估-修改-评估”的过程提供一些更为方便、快捷、更具针对性的建议和依据，为超限高层的审查工作提供便利，并促进基于性能的抗震设计方法在实际工程中的应用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 超限高层建筑的产生
• 1.1.1 背景
• 1.1.2 原因
• 1.2 超限高层建筑的研究现状
• 1.2.1 超限高层建筑的抗震设防管理
• 1.2.2 超限高层建筑的审查制度
• 1.3 研究意义和目的
• 1.4 本文研究的主要内容
• 第2章 超限高层结构中基于性能的抗震设计
• 2.1 基于性能的抗震设计方法
• 2.1.1 基于性能抗震设计的思想
• 2.1.2 基于性能抗震设计的内容
• 2.1.3 结构抗震性能水平
• 2.1.4 设定地震风险水平
• 2.1.5 新规范中基于性能抗震设计的纳入
• 2.2 超限高层结构基于性能抗震设计的研究
• 2.2.1 超限高层结构的抗震性能水准
• 2.2.2 超限高层结构的抗震性能目标
• 2.2.3 超限高层结构的性能目标选用
• 2.3 超限高层结构基于性能抗震设计思想的改进
• 2.3.1 超限高层基于性能抗震设计方法存在的问题及发展方向
• 2.3.2 “四水准”抗震设防目标的提出
• 2.3.3 “四水准”抗震思想的评价
• 2.3.4 “四水准”抗震设防的特征参数分析
• 第3章 超限高层结构中的 Pushover 方法
• 3.1 结构地震响应分析和抗震设计方法的发展
• 3.2 静力弹塑性（Pushover）分析方法
• 3.2.1 概述
• 3.2.2 Pushover 方法的应用
• 3.2.3 Pushover 方法的基本假定
• 3.2.4 多自由度体系与等效单自由度体系的转换
• 3.2.5 水平荷载分布模式
• 3.3 典型的 Pushover 分析方法
• 3.3.1 能力谱法
• 3.3.2 N2 法
• 3.4 Pushover 分析中几个关键问题的探讨
• 3.4.1 强度折减系数的确定
• 3.4.2 形状向量的改进
• 3.4.3 能力曲线的折线化
• 3.5 超限高层结构基于性能抗震设计方法的改进
• 3.5.1 改进 Pushover 分析方法的步骤
• 3.5.2 改进 Pushover 分析方法的评价
• 第4章 超限高层框架结构的抗震性能评估
• 4.1 概述
• 4.1.1 ETABS 软件简介
• 4.1.2 关于塑性铰的设置和说明
• 4.1.3 关于水平荷载分布模式的说明
• 4.2 某 12 层框架结构算例
• 4.2.1 均匀分布荷载模式下的分析
• 4.2.2 倒三角形分布荷载模式下的分析
• 4.2.3 动力时程分析
• 4.2.4 结果分析
• 4.3 某 15 层框架结构算例
• 4.3.1 均匀分布荷载模式下的分析
• 4.3.2 倒三角形分布荷载模式下的分析
• 4.3.3 动力时程分析
• 4.3.4 结果分析
• 4.4 某 18 层框架结构算例
• 4.4.1 均匀分布荷载模式下的分析
• 4.4.2 倒三角形分布荷载模式下的分析
• 4.4.3 动力时程分析
• 4.4.4 结果分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 超限高层框架结构抗震性能改善的参数研究
• 5.1 原 15 层算例考虑各参数的影响
• 5.1.1 混凝土强度等级为 C35
• 5.1.2 混凝土强度等级为 C40
• 5.1.3 梁配筋率为 1.34%
• 5.1.4 结果分析
• 5.2 原 18 层算例考虑各参数的影响
• 5.2.1 混凝土强度等级为 C40
• 5.2.2 混凝土强度等级为 C50
• 5.2.3 梁配筋率为 1.5%
• 5.2.4 梁配筋率为 1.5%、混凝土强度等级为 C40
• 5.2.5 增大薄弱层的柱截面
• 5.2.6 结果分析
• 5.3 本章小结
• 结论与展望
• 结论
• 展望
• 参考文献
• 致谢