超限高层建筑的扭转效应分析与设计探讨

论文摘要

随着经济技术的发展,高层建筑的发展速度日益迅猛,建筑高度不断增加,建筑功能愈加复杂,结构体系更加多样化。各种结构体系都有其典型的受力特征及相应的计算方法,具体设计中关心的问题也各有侧重,有必要定量分析结构体系界限判别参数的临界值。实际工程中,我们往往希望在既有的材料用量基础上获得最大的结构刚度,最好的受力性能,这就涉及到结构合理刚度与构件合理布置问题。同时当高层建筑结构平面布置或剪力墙的设置较复杂且不对称时,结构不仅有平移,还会有绕刚度中心的扭转,震害分析表明,扭转是一个很重要的致坏因素。论文以武汉一超高层建筑工程为实例进行了以下几点的具体研究:1论文首先研究了考虑构件抗扭刚度的高层建筑结构扭转计算方法,通过参数理论分析,探讨了结构抗扭刚度的主要影响因素,提出了减少结构扭转效应的方法与措施。2对超限高层纯剪力墙结构模型进行了振动台模拟地震试验,分析了在不同地震烈度作用下的加速度、位移和应变反应,研究了结构的破坏形式和扭转特点,给出了结构抗扭设计的几个建议。3利用有限元方法按照结构的实际尺寸,建立了三维空间结构有限元模型并对其进行模态分析,得出结构相应的固有频率和固有振型,研究了结构的扭转效应及振动特性。4采用时程法进行了结构的地震反应分析,得到结构在主方向对于地震作用的响应,给出了结构各层在地震作用下的变形数值,研究了模型结构在地震作用下加速度、位移和应变反应,以及扭转的特点,分析了影响扭转振动效应的主要因素,结果表明:地震烈度越大,结构的动力响应越大。提出考虑扭转效应的抗震设计建议。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 超限高层建筑的发展概况
• 1.2 超高层结构的特点及对其进行动力分析的必要性
• 1.3 超高层建筑的界限范围
• 1.3.1 我国现行的强制性规范、规程和适用范围
• 1.3.2 超高层建筑的界限范围
• 1.4 超限高层建筑的抗震设计
• 1.4.1 对超限高层建筑工程的抗震设防必须符合以下基本要求
• 1.4.2 超高层建筑扭转效应的控制
• 1.5 本文的研究目的及内容
• 1.5.1 本文的研究目的
• 1.5.2 研究方法及内容
• 第二章 高层建筑结构的扭转计算
• 2.1 前言
• 2.2 引起结构扭转的因素
• 2.2.1 引起建筑结构扭转振动的因素主要由两个方面
• 2.2.2 建筑结构的平面和立面布置
• 2.3 高层建筑结构扭转性能研究
• 2.3.1 结构扭转的性质
• 2.3.2 楼层质心、刚心以及扭转偏心距
• 2.3.3 楼层扭转角及侧移
• 2.4 高层建筑结构减少扭转效应的方法
• 2.5 本章小结
• 第三章 超高层剪力墙结构振动台模型试验研究
• 3.1 结构抗震试验方法概况
• 3.2 原型结构概述
• 3.3 试验设计
• 3.3.1 模型相似关系
• 3.3.2 模型制作
• 3.4 模型及原型信息
• 3.4.1 模型结构信息
• 3.4.2 材性试验
• 3.4.3 试验装置及设备
• 3.4.4 试验地震波形的选取
• 3.4.5 测点布置
• 3.4.6 试验工况
• 3.5 试验结果及分析
• 3.5.1 试验现象描述
• 3.5.2 模型结构动力反应分析
• 3.5.3 结论与设计建议
• 第四章 工程的有限元分析
• 4.1 整体结构建模
• 4.1.1 有限元软件ANSYS概述
• 4.1.2 有限元法简介
• 4.1.3 ANSYS软件功能简介
• 4.1.4 本文计算模型及参数的选取
• 4.3 结构模态分析
• 4.3.1 ANSYS软件的模态分析过程
• 4.3.2 本文的计算模型
• 4.3.3 结构模态分析的计算结果及分析
• 4.4 结构瞬态分析
• 4.4.1 楼层最大位移值
• 4.4.2 结构层间最大位移
• 4.4.3 结构层间位移角
• 4.4.4 结构楼层最大位移角
• 4.4.5 楼层水平转动扭转角
• 4.5 有限元分析结论
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录Ⅰ 攻读学位期间发表的论文
• 附录Ⅱ 攻读学位期间参与的导师项目