高烈度区不同减震结构的对比分析

论文摘要

高烈度区高层建筑的抗震研究是防灾减灾领域中需要重点解决的方向之一。目前,传统的结构抗震设计方法都是通过加强结构使其达到抗震设防目标。这种“以强制强”的设计方法并不能有效地降低结构的地震反应,而且费用较高。为了解决高烈度区高层结构难以达到抗震性能要求的问题,结合隔震技术和耗能减震技术的特点,对高烈度区某框剪商住楼采用隔震和消能减震装置展开了相关研究,主要包括:1.对高烈度区某高层框剪商住楼进行9度小震和中震的下的设计分析。结果表明,将部分柱改用型钢砼柱可使结构满足9度小震下的性能指标,中震下部分柱的轴力会从受压进入受拉状态,且在三向地震作用下结构内力明显增大。因此,随着结构高度的增加,对于高烈度区结构的设计,框架柱受拉破坏问题值得注意。2.鉴于高烈度区普通结构在抗震设计中存在着截面尺寸偏大,而承载力仍难以满足抗震要求的问题,对高烈度区某高层框剪商住楼采用隔震支座和阻尼器的混合隔震方案进行设计对比分析。结果表明,采用混合隔震后,隔震层上部结构可以按抗震设防烈度降低一度进行设计;采用自行设计的抗拉隔震支座能够很好控制结构产生的拉力,使得隔震支座的拉应力在罕遇地震作用下可控制在规范限制范围内;采用粘滞阻尼器能有效的降低上部结构地震响应且较好控制罕遇地震下隔震层的位移。3.对高烈度区某高层框剪商住楼分别设置粘滞阻尼器、铅粘弹阻尼器、防屈曲耗能支撑以及去剪力墙加防屈曲支撑和粘滞阻尼器的模型与普通无控结构模型进行对比分析研究。结果表明:采用不同减震方案后结构层间位移角、楼板应力、剪力墙应力、柱子的弯矩和剪力均有不同程度的减小,且大震下各减震装置均能耗散大量能量,说明其减震效果较显著;此外,粘滞阻尼器对结构的各响应控制效果最好,高烈度区此类结构的的抗震设计时应优先考虑使用粘滞阻尼器。4.对某一具体工程采用混合隔震、消能减震结构和普通结构进行经济性对比分析。结果表明,普通抗震结构通过增大截面提高结构的强度和刚度使得其费用较高;而隔震和耗能减震结构截面尺寸和配筋量均相对减小;采用基础隔震和耗能减震设计,初始造价费用均低于普通抗震结构。因此采用隔震和耗能减震的结构具有良好的经济性特征。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 高烈度区隔震与耗能减震研究应用概况
• 1.2.1 高烈度区隔震研究应用现状
• 1.2.2 高烈度区耗能减震研究应用现状
• 1.2.3 国内外减震工程经济性分析概况
• 1.3 采用隔震和耗能减震技术的优越性
• 1.4 本文研究的目的、内容和意义
• 第二章 高烈度区某框剪结构的抗震设计与分析
• 2.1 高烈度区多高层结构抗震体系的选择
• 2.2 工程概况
• 2.2.1 建筑概况
• 2.2.2 结构体系和地震条件
• 2.3 抗震设防烈度9 度时结构反应谱分析
• 2.3.1 荷载取值
• 2.3.2 抗震设防烈度9 度原方案分析
• 2.3.3 抗震设防烈度9 度新方案分析
• 2.4 时程分析
• 2.4.1 地震波的选取
• 2.4.2 模态分析
• 2.4.3 多遇地震结构层间位移角、位移比较
• 2.4.4 高烈度区框架柱的内力对比分析
• 2.4.5 多遇地震下考虑竖向地震作用的结构反应
• 2.4.6 中震时柱轴力的变化情况
• 2.5 本章小结
• 第三章 高烈度区混合隔震结构设计与分析
• 3.1 整体概况
• 3.2 混合隔震方案设计
• 3.2.1 隔震层的选择原则
• 3.2.2 柱底轴力的计算
• 3.2.3 隔震层计算
• 3.3 结构分析模型的建立
• 3.3.1 计算模型的建立
• 3.3.2 结构模态分析
• 3.4 多遇地震下的时程分析
• 3.4.1 多遇水平地震作用下剪力分析
• 3.4.2 地震作用的取值
• 3.4.3 多遇水平地震作用下位移分析
• 3.4.4 多遇地震下楼层加速度分析
• 3.5 罕遇地震作用下的时程分析
• 3.5.1 罕遇地震作用下剪力分析
• 3.5.2 罕遇地震作用下位移分析
• 3.5.3 罕遇地震隔震支座变形时程分析
• 3.6 罕遇地震作用下隔震支座内力时程分析
• 3.6.1 罕遇地震下抗拉验算
• 3.6.2 不同工况下隔震层位移
• 3.7 隔震支座与阻尼器特性
• 3.8 能量曲线
• 3.9 本章小结
• 第四章 高烈度区耗能减震结构设计与分析
• 4.1 工程概况
• 4.2 设计思路和方法
• 4.2.1 框架-剪力墙结构+局部耗能支撑设计
• 4.2.2 混凝土框架+防屈曲支撑抗震设计
• 4.2.3 耗能减震装置布置
• 4.2.4 阻尼器参数设置
• 4.2.5 耗能减震设计初步目标
• 4.3 模态分析与反应谱分析
• 4.3.1 周期和振型
• 4.3.2 结构整体抗震性能反应谱分析
• 4.3.3 剪力墙和楼板的受力分析
• 4.4 耗能减震结构时程分析
• 4.4.1 多遇地震下层间位移角和位移
• 4.4.2 多遇地震下结构顶点加速度时程
• 4.4.3 多遇地震下基底剪力时程
• 4.4.4 结构主要抗侧力构件内力分析
• 4.4.5 多遇地震下结构耗散能量
• 4.4.6 罕遇地震下层间位移角和位移
• 4.4.7 罕遇地震下结构耗散能量
• 4.4.8 罕遇地震下阻尼器的效果
• 4.5 连接与构造
• 4.5.1 耗能支撑截面选用
• 4.5.2 耗能支撑的连接
• 4.6 本章小结
• 第五章 不同减震结构经济性分析
• 5.1 引言
• 5.2 隔震和耗能减震结构造价对比部分
• 5.2.1 隔震结构
• 5.2.2 耗能减震结构
• 5.3 本工程上部结构造价分析
• 5.4 综合对比
• 5.5 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 本文工作内容总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢