大底盘非对称双塔连体结构抗震性能研究

论文摘要

大底盘非对称双塔连接体高层建筑结构体系是当前高层建筑结构设计所面临的一个新课题,它与一般结构的区别在于它是由多个受力部分组成,且结构不对称。因此,它的动力特性比一般的单体结构要复杂,且由于连接体的存在,实际上是为两塔之间提供了一定的刚度和阻尼,结构的地震响应就更加复杂化,会出现复杂的耦连振动,扭转的影响加大等现象。连接体的布置位置、数量、刚度和连接方式是影响连体结构地震响应的关键因素。本文对等高不对称布置的双塔和双塔连接体高层结构与不等高但平面对称布置的双塔和双塔连接体高层结构在地震作用下的动力响应进行了相关分析。通过改变底盘层数、连接体的位置和数量的一些算例,研究了底盘刚度、连接体的刚度和位置对大底盘非对称双塔连体结构的地震作用的影响。对等高不对称布置的大底盘非对称双塔连体结构得出了以下主要结论:(1)在双塔间设置了连接体后可以提高结构的整体刚度,使自振周期变短。随着连接体层数的增多,结构刚度变大,周期减小。(2)连接体位置的变化对结构前6阶周期影响较大,对高阶振型周期的影响较小,且随着振型阶数的提高,它们之间周期的变化越来越小。(3)非对称双塔连体结构的扭转振型都出现了明显的平动和扭转耦合,且多为扭转与横向平动的耦合。(4)对于本章所研究的非对称双塔连体结构,本文建议连接体设置在塔楼高度的2/3,此时,结构的位移控制较好,内力也在较小的区间。对不等高对称布置的大底盘非对称双塔连体结构得出了以下主要结论:(1)随着底盘层数的增多,结构的自振周期先减小后增大,λ= 0.321时结构第一平动周期与第一扭转周期均较小,且第一扭转周期与第一平动周期之比也较小。(2)非对称双塔连接体高层建筑中,底盘刚度的变化会对结构的地震响应产生明显影响。既要避免底盘层数过少,导致楼层位移较大的情况;也要避免底盘层数过多,周期、塔顶侧移增大的现象。本文认为0.2 <λ< 0.3时结构侧移较小且对结构受力比较有利。(3)综合考虑结构的位移与内力,当连接体位于矮塔楼高度的3/4时,虽然位移要略大于连接体位置在矮塔楼顶部,但是结构的内力却可以减小很多,所以本文建议,连接体设置在矮塔楼高度的3/4。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 本课题的研究背景和意义
• 1.2 大底盘双塔楼连体结构的分类
• 1.2.1 根据塔楼数量分类
• 1.2.2 根据双塔连体结构的对称性分类
• 1.2.3 根据连接体与塔楼的连接形式分类
• 1.3 双塔连体结构的应用现状、特点及理论研究现状
• 1.3.1 双塔连体结构的工程实例
• 1.3.2 双塔连体结构的特点
• 1.3.3 双塔连体结构的研究现状
• 1.4 本文研究主要内容
• 第2章 结构抗震的基本理论
• 2.1 高层建筑结构的抗震设计方法
• 2.2 规范对抗震设计的要求
• 2.2.1 《建筑抗震设计规范》对结构抗震设计的要求
• 2.2.2 《高层建筑混凝土结构技术规程》关于连体结构设计的规定
• 2.3 大底盘双塔连体结构的地震反应
• 2.3.1 连体结构的震害情况
• 2.3.2 塔楼的振动分析
• 2.3.3 振型数的选取
• 2.3.4 振型组合方法
• 2.3.5 连接体对双塔结构地震反应的影响
• 2.4 计算程序的选择
• 2.4.1 常用分析软件的优缺点
• 2.4.2 本文使用的分析软件
• 2.5 小结
• 第3章 等高不对称双塔连体结构的地震响应分析
• 3.1 高层建筑运用振型分解法求解地震响应的基本理论
• 3.2 双塔楼高层建筑
• 3.2.1 对称双塔楼高层建筑和单轴对称双塔楼高层建筑
• 3.2.2 非对称双塔楼高层建筑
• 3.3 刚度不对称时连接体对结构地震响应分析
• 3.3.1 结构概况
• 3.3.2 连接体位置变化对结构周期、侧移的影响
• 3.3.3 连接体层数变化对结构周期、侧移和内力的影响
• 3.4 双轴不对称时连接体对结构地震响应分析
• 3.4.1 结构概况
• 3.4.2 连接体对结构地震的影响
• 3.5 体量不对称时连接体对结构地震响应分析
• 3.5.1 结构概况
• 3.5.2 连接体位置变化对结构地震的影响
• 3.6 本章小结
• 第4章 不等高双塔连体结构的地震响应分析
• 4.1 底盘高度变化对结构抗震性能的影响
• 4.1.1 基本情况
• 4.1.2 底盘刚度对结构周期、振型的影响
• 4.1.3 底盘刚度对结构位移、扭转角、内力的影响
• 4.2 连接体位置变化对结构抗震性能的影响
• 4.2.1 连接体布置位置对结构周期、振型的影响
• 4.2.2 连接体布置位置对结构位移、扭转角、内力的影响
• 4.3 连接体数量变化对结构抗震性能的影响
• 4.3.1 连接体数量变化对结构周期、振型的影响
• 4.3.2 连接体数量变化对结构位移、扭转角、内力的影响
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A（攻读学位期间发表的学术论文）