高层建筑结构高位局部转换抗震性能分析

论文摘要

随着建筑技术和社会经济的发展,高层建筑越来越多,人们对建筑物综合性功能的要求也越来越高。建筑物下部楼层与外部联系紧密,特别是城市临街建筑,由于往往要求设置大厅、商业、娱乐等公共用房这样一些需要尽可能大的自由、灵活空间,故需采用大开间、大空间结构,柱网要大,剪力墙要尽量少；而建筑物上部楼层私密性较强,通常设置为住宅、旅馆、公寓等小开间建筑,这就需要在上下楼层柱网、剪力墙等抗侧力结构不连续处设置转换结构构件,完成上部楼层到下部楼层的结构形式转变或者上部楼层到下部楼层结构布置的改变。近几十年来,国内外专家学者对高位局部转换结构进行了理论分析、模型试验、数值计算等方面的研究,取得了一些有益的成果,然而,从目前的情况看,研究还是滞后于工程实践。针对高位局部转换结构中存在的一些问题,结合实际工程的需要,本文论述了高位局部转换结构在水平地震作用下的变形特点、层间位移规律以及各受力敏感部位结构的受力情况；阐述了弹性动力时程分析方法的原理和应用；在有限元理论方面,总结了板壳单元的刚度矩阵和单元矩阵。以数值模拟分析为基础,着重研究了高位局部转换结构对整体结构地震响应的影响。主要研究路线为：通过有限元模型,采用振型分解反应谱法,分析高位局部转换结构,对整个结构内力、位移,以及框支柱、框支梁、夹层处剪力墙、框支柱上部剪力墙受力的影响。文中还采用弹性时程分析法进行了补充计算,并分别采用两组人工合成地震波、EL-CENTRO波、TARZANA波等对高位局部转换模型进行了分析,从而得到不同地震波作用下,高位局部转换结构的地震响应。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 高层建筑的发展
• 1.1.1 高层建筑的发展历程
• 1.1.2 高层建筑结构体系的发展
• 1.2 转换结构的性能和研究现状
• 1.2.1 转换结构的受力和变形特点
• 1.2.2 转换结构的研究现状
• 1.3 论文的研究内容和意义
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 研究的理论和实际意义
• 第2章 地震作用的基本原则和分析方法
• 2.1 抗震设计的基本原则
• 2.1.1 抗震设计基本原则
• 2.2 反应谱分析方法
• 2.2.1 反应谱理论
• 2.2.2 振型分解反应谱法
• 2.3 动力时程分析方法
• 2.3.1 动力方程的建立
• 2.3.2 弹性动力时程分析方法
• 2.4 有限元数值分析方法
• 2.4.1 有限元数值方法简介
• 2.4.2 有限元软件SAP2000的计算步骤
• 2.4.3 有限元板壳单元的刚度方程及其位移函数
• 第3章 工程场地地震安全性评价
• 3.1 总体技术思路
• 3.2 区域地震构造环境评价
• 3.3 近场及场区活动构造评价
• 3.4 地震危险性概率分析
• 3.4.1 分析方法概述
• 3.4.2 潜在震源区的划分
• 3.4.3 地震活动性参数的确定
• 3.4.4 地震动衰减关系
• 3.5 场地地震动参数的确定
• 3.5.1 场地工程地震条件
• 3.5.2 场地基岩地震波的合成
• 3.5.3 场地土层地震反应计算
• 3.5.4 场地覆盖土层的动力学参数确定
• 3.5.5 场地地震动参数确定
• 第4章 高位局部转换结构的反应谱分析
• 4.1 算例概况
• 4.1.1 工程概况
• 4.2 PKPM计算分析
• 4.2.1 超限情况的认定
• 4.2.2 地震作用计算分析方面
• 4.3 SAP2000计算分析
• 4.3.1 计算方案
• 4.3.2 对基本模型进行模态分析
• 4.3.3 对结构侧移的分析
• 4.3.4 对地震剪力的分析
• 4.3.5 对地震倾覆力矩的分析
• 4.3.6 对与框支柱相关剪力墙的分析
• 4.3.7 对夹层处剪力墙的分析
• 本章小节
• 第5章 高位局部转换结构时程分析
• 5.1 地震波的选取与调整
• 5.1.1 地震波的选取
• 5.1.2 地震动参数的调整方法
• 5.2 结构动力时程分析
• 5.2.1 不同地震作用下结构顶点位移的对比分析
• 5.2.2 不同地震作用下框支柱的反应
• 5.2.3 不同地震作用下框支梁的反应
• 5.2.4 不同地震作用下框支柱上部剪力墙的反应
• 5.2.5 不同地震作用下夹层处剪力墙的反应
• 结论及建议
• 致谢
• 参考文献