设置钢桁架转换层的高层建筑结构抗震性能研究

论文摘要

自高层建筑蓬勃发展以来,现代高层建筑结构由于功能上要求大空间,往往需要采用转换层结构。在目前工程界所研究的转换形式中,转换桁架具有受力明确,结构自重和抗侧刚度比转换梁小、传力途径清楚的特点,有利于通风采光和大型管道等设备系统的布置,可以充分利用转换层的建筑空间,在建筑上可以获得优异的建筑艺术效果和建筑功能,因而在高层建筑结构设计中屡次出现。然而,在实际工程中,钢桁架式转换层由于构造和施工复杂,应用不是很多,做的实验和研究也不够深入,尤其是地震作用下的分析远没有普通高层建筑结构成熟,而现行规范对此类的抗震设计也具有一定的局限性。为此,本文在国内外学者分析研究的基础上,进一步研究了地震作用下带钢桁架转换层的高层建筑结构的力学性能、和弹性地震反应。首先本文介绍了钢桁架转换层建筑结构的一些基本概念和设计原则,然后分析了单层和迭层钢桁架转换层的受力性能;其次介绍了带转换层建筑结构弹性动力分析的一般理论方法,以一个实际工程为背景,采用SAP2000有限元软件,建立原结构的三维有限元分析模型,通过反应谱和时程分析,研究了设置钢桁架转换层建筑结构的动力特性和在地震作用下结构侧向变形和总剪力等性能,分析其多遇地震作用下的地震反应;接着对不同设置高度的钢桁架转换层动力特性和抗震性能进行分析,对比不同设置高度的钢桁架转换层结构的周期和振型、结构位移、层间位移和层间位移角、结构的剪力和层间剪力等方面的性能差异进行了研究。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 转换层结构综述
• 1.2.1 转换层结构的功能
• 1.2.2 转换层的主要类形
• 1.2.3 新型转换层结构
• 1.2.4 结构转换层在高层建筑中的布置原则
• 1.2.5 结构转换层的特点
• 1.3 国内外转换层结构的研究现状及应用发展
• 1.4 结构抗震概念
• 1.4.1 结构抗震概念的发展
• 1.4.2 高层建筑结构抗震分析理论
• 1.5 问题的提出本文的主要研究内容与目标
• 第2章 桁架转换层结构设计
• 2.1 前言
• 2.2 桁架转换层的主要形式
• 2.3 转换层结构的设计原则
• 2.3.1 转换层的一般设计原则
• 2.3.2 带桁架转换层高层建筑的设计原则
• 2.4 转换层上、下结构侧向刚度比的合理取值
• 2.4.1 转换层上、下层剪切刚度比
• 2.4.2 带转换层高层建筑结构等效侧向刚度比
• 2.5 单层与迭层钢桁架转换层受力性能的比较
• 2.6 本章小结
• 第3章 高位钢桁架转换层的弹性抗震分析
• 3.1 引言
• 3.2 计算模型的建立
• 3.2.1 工程概况
• 3.2.2 结构的有限元建模
• 3.3 基本动力特性
• 3.3.1 结构固有振动特性的实用振动分析
• 3.3.2 结构自振周期
• 3.3.3 结构空间振型
• 3.3.4 振型参与系数
• 3.4 振型分解反应谱法分析
• 3.4.1 反应谱理论
• 3.4.2 位移分析
• 3.4.3 楼层地震剪力分析
• 3.5 弹性时程分析
• 3.5.1 时程波的选取
• 3.5.2 时程位移、位移角分析对比
• 3.5.3 时程分析与反应谱变形比较
• 3.6 本章小结
• 第4章 钢桁架转换层设置高度对结构抗震性能的影响分析
• 4.1 前言
• 4.2 计算模型的建立
• 4.3 各模型等效侧向刚度比计算
• 4.4 钢桁架转换层设置高度对结构动力特性的影响
• 4.4.1 对自振周期的影响
• 4.4.2 对振型的影响
• 4.4.3 对振型参与系数的影响
• 4.5 钢桁架转换层设置高度对结构位移的影响
• 4.6 钢桁架转换层设置高度对结构各层地震总剪力的影响
• 4.7 本章小结
• 第5章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文