钢—砼混合结构加强层受力性能研究

论文摘要

近二十年来,带加强层的钢框架—混凝土核心筒结构体系在实际工程中得到越来越多的应用。设置加强层虽然可以减少风荷载作用下结构的水平侧移,但在地震作用下,也会引起结构刚度局部突然增大,内力突变,易形成薄弱层,同时结构的损坏机理难以呈现“强柱弱梁”和“强剪弱弯”的延性屈服机制,所以研究该类结构体系加强层的受力性能具有十分重要的意义。对设有一两道加强层的最优位置已有很多文献进行了分析,所以本文以受均匀水平荷载作用的四道水平加强层结构为例,利用水平加强层与筒体连接处转角协调变形建立方程,对加强层最优位置进行了理论推导,并得出设置多道加强层的最优位置。本文结合青岛开发区国贸大厦工程实例对钢框架—混凝土核心筒结构体系加强层受力性能进行了研究。国贸大厦工程采用了“有限刚度”加强层的设计理念,加强层采用型钢混凝土梁形式,并且采用连续加强层,加强层形式独特,很有研究的必要。一般的相关文献多是以带一道或两道加强层的结构为研究对象,对带多道加强层的结构,则鲜有全面的分析,本文采用有限元软件SAP2000对其建立三维有限元模型,设置了6种不同的加强层方案进行分析,通过对不同方案的计算,得出不同位置和数量的加强层对结构的周期、位移和内力的影响,在分析比较的基础上得到不同的加强层设置对结构力学性能的影响。由于本工程结构比较复杂,顶部楼层内收,存在鞭梢效应,所以本文采用弹性时程分析法计算了青岛开发区国贸大厦结构的地震作用,通过设置4种不同的加强层方案,研究了水平加强层的设置对结构动力特性的影响,探寻水平加强层的合理设置,并与采用振型分解反应谱法计算的结果作对比分析,两种方法得出基本相同的结论。最后,通过分析得出青岛开发区国贸大厦加强层的设置是合理的,符合“有限刚度”加强层的设计理念,并总结了不同的加强层设置对混合结构力学性能的影响,提出了有关设置加强层的超高层建筑的设计建议,对类似工程的加强层设计提供了有力的依据和很好的借鉴作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 加强层结构的提出
• 1.2 加强层结构的优缺点
• 1.3 加强层结构的应用
• 1.4 加强层结构的研究现状
• 1.5 本课题工程背景
• 1.6 本课题研究意义及内容
• 第2章 水平加强层的力学机理分析
• 2.1 加强层的概念
• 2.2 加强层的结构形式
• 2.3 加强层的设置
• 2.3.1 理论假定
• 2.3.2 理论分析
• 2.4 加强层的工作机理
• 2.4.1 核心筒弯矩的减小
• 2.4.2 结构侧移的减小
• 2.5 本章小结
• 第3章 青岛开发区国贸大厦加强层有限元数值分析
• 3.1 青岛开发区国贸大厦概述
• 3.2 本工程有限元模型
• 3.2.1 有限元软件的介绍
• 3.2.2 有限元模型的建立
• 3.3 设计荷载的确定
• 3.3.1 地震作用的确定
• 3.3.2 风荷载的确定
• 3.3.3 其他荷载的确定
• 3.4 加强层对有限元数值分析结果的影响
• 3.4.1 结构的周期
• 3.4.2 结构的位移
• 3.4.3 结构的内力
• 3.5 本章小结
• 第4章 青岛开发区国贸大厦加强层时程分析
• 4.1 引言
• 4.2 输入地震波的选择
• 4.2.1 地震波的随机性
• 4.2.2 地震的多维性和空间性
• 4.2.3 地震波的选取
• 4.3 时程分析的基本原理
• 4.4 加强层对时程分析结果的影响
• 4.4.1 本文中地震波的选取
• 4.4.2 不同加强层方案的时程分析结果
• 4.5 本章小结
• 第5章 结论及展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文、参加科研工作
• 致谢