带水平加强层的高层筒体结构分析

论文摘要

水平加强层能够有效地减小高层筒体结构在侧向水平荷载作用下的侧向位移。但带水平加强层的高层筒体结构在地震作用下表现出了非常复杂的反应特性,加强层的设置不仅能引起结构竖向刚度的突变,引起结构内力的重分布;而且容易在加强层附近形成薄弱层。因此,对这类结构必须进行详尽而准确的分析研究,掌握其在侧向荷载作用下的反应规律以及结构在地震特别是大震下的塑性屈服机制;开展这方面的工作具有很强的实际意义。针对这些命题,本文完成以下几个方面的工作:（1）通过多个算例计算,分析了水平加强层减小结构侧移的力学机理;分析了结构在设置加强层后引起的内力重分布现象。（2）运用高层连续化分析方法,建立顶部带水平伸臂的框架-筒体结构侧移和内力的解析表达式,对结构进行了定量分析。（3）通过多种加强层设置方案探讨了加强层对筒中筒结构外框筒柱剪力滞后效应的影响。（4）进行了多种加强层结构的静力弹塑性分析,研究其在地震作用下的塑性屈服机制和延性性能;指出结构在大震作用下加强层附近会形成薄弱层,结构设计中必须采取相应的措施保证其变形能力。（5）以超高层算例分析为基础,探讨了带水平加强层的高层筒体结构的动力反应,指出加强层引起的刚度、内力突变问题和引起的薄弱层,为设计提供一些建议。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 水平加强层结构体系的应用背景
• 1.3 水平加强层结构体系研究现状
• 1.4 水平加强层结构体系的研究重点
• 1.5 本文的研究工作
• 2 带水平加强层的框架-筒体结构受力机理分析
• 2.1 加强层的作用
• 2.2 加强层的结构类型
• 2.3 加强层减小结构侧移的力学机理分析
• 2.3.1 加强层的设置对结构整体受力和变形特性的影响
• 2.3.2 结构侧向位移成分分析
• 2.3.3 算例分析
• 2.4 本章小结
• 3 顶部带水平伸臂的框架-筒体连续化分析方法
• 3.1 高层建筑结构连续化分析方法
• 3.1.1 高层建筑结构连续化模型
• 3.1.2 高层建筑结构连续化分析的基本原理
• 3.1.3 高层建筑结构连续化分析的基本假定
• 3.2 顶部带水平伸臂的框架-筒体连续化分析
• 3.2.1 引言
• 3.2.2 结构计算模型
• 3.2.3 结构应变能分析
• 3.2.4 水平均布荷载作用下的整体结构侧移计算
• 3.2.5 整体结构内力计算方法
• 3.3 算例分析
• 3.3.1 工程概况
• 3.3.2 构件计算模型及参数选取
• 3.3.3 计算结果分析
• 3.4 本章小结
• 4 加强层对筒体结构剪力滞后的影响分析
• 4.1 筒体结构剪力滞后效应
• 4.1.1 筒体结构剪力滞后效应的概念
• 4.1.2 筒体结构剪力滞后研究发展概况
• 4.2 减少筒体结构剪力滞后效应的措施
• 4.3 算例分析
• 4.3.1 角柱、中柱及加强层对结构的作用
• 4.3.2 伸臂与圈梁对底部柱剪力滞后的影响
• 4.3.3 加强层设置情况对外框筒柱轴向应力分布的影响
• 4.3.4 加强层刚度变化对底层柱剪力滞后的影响
• 4.3.5 加强层设置情况对结构剪力滞后效应的影响
• 4.3.6 加强层位置对底层柱剪力滞后效应的影响分析
• 4.4 本章小结
• 5 结构抗震静力弹塑性分析方法
• 5.1 引言
• 5.2 非线性分析方法
• 5.3 静力弹塑性分析方法
• 5.3.1 静力弹塑性分析方法的研究进展
• 5.3.2 静力弹塑性分析方法的基本原理
• 5.3.3 静力弹塑性分析方法基本假定
• 5.3.4 静力弹塑性分析等效单自由度体系的建立
• 5.3.5 静力弹塑性分析方法实施步骤
• 5.3.6 静力弹塑性分析侧向荷载分布模式
• 5.4 ETABS 中的PUSHOVER 分析方法
• 5.4.1 能力谱的建立
• 5.4.2 塑性铰的定义与设置
• 5.5 P-Δ效应
• 6 带水平加强层高层框架—筒体结构静力弹塑性分析
• 6.1 模拟框架支撑结构分析
• 6.1.1 抗弯刚度
• 6.1.2 抗剪刚度
• 6.1.3 轴向刚度
• 6.1.4 模拟框架的应用
• 6.2 带水平加强层的高层框架—核心筒结构静力弹塑性分析
• 6.2.1 结构计算模型的建立
• 6.2.2 侧向加载模式及Pushover 工况
• 6.3 算例计算
• 6.3.1 工程概况
• 6.3.2 结构参数
• 6.3.3 计算结果与分析
• 6.4 本章小结
• 7 水平加强层在超高层筒体结构中的应用研究
• 7.1 引言
• 7.2 工程概况
• 7.3 结构的弹性动力反应
• 7.4 水平加强层对结构抗震性能的影响
• 7.4.1 加强层引起的结构刚度突变
• 7.4.2 加强层引起的结构内力突变和薄弱层
• 7.5 带水平加强层的高层结构抗震设计
• 7.5.1 水平加强层的“有限刚度”设计
• 7.5.2 水平加强层刚度的合理选择和计算
• 7.5.3 结构的抗震概念设计
• 7.6 本章小结
• 8 结论与展望
• 8.1 主要结论
• 8.2 对后续工作的展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录