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大底盘双塔连体带转换层复杂高层结构的抗震性能研究

作　者: 杨经纬
导　师: 杨佑发
学　校: 重庆大学
专　业: 土木工程
关键词: 大底盘多塔连体转换层复杂高层结构基于性能的结构抗震设计
分类号: TU973.31
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 257次
引　用: 2次
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内容摘要

随着科学技术水准的进步和生产力水平的不断提高,建筑设计从功能单一化逐渐向多功能、多用途、综合性方向发展。随着高层建筑使用功能要求的日趋复杂化、高层建筑的数量日渐增多、高度不断提升的同时,新型建筑结构形式也在不断出现。大底盘多塔连体带转换层复杂高层结构便是顺应这种发展变化而出现的一种新型结构形式,对其进行理论分析和研究具有重要的工程实际意义。大底盘双塔连体带转换层复杂高层结构是将两个塔楼布置在一个大底盘上,通过架空连体将两个塔楼连成一个整体,同时由于下部大底盘内需要大空间,需要在底盘内设置转换层以实现建筑功能转换的一种复杂结构形式。现行《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2002(以下简称《高规》)和《建筑抗震设计规范》GB5001-2010(以下简称《抗规》)分别对大底盘多塔楼、连体和带转换层的结构设计进行了一部分的相关规定,但还未涉及到此类复杂高层结构设计的具体相关内容。此类复杂高层结构超出了现行《高规》和《抗规》的规定限制范围,属于超限高层建筑,根据建设部的规定,超限高层建筑结构在施工图设计前,都应进行超限高层建筑工程抗震设防专项审查。结构工程师在进行超限高层建筑结构设计时常常会遇到意想不到的难题和挑战。本文正是以此种复杂高层结构形式作为研究对象,综述了已有的研究成果,同时通过大量的有限元分析模型对其动力特性和地震反应进行分析,总结出此类复杂高层结构的一般动力特性和地震反应规律,得出非常有意义的结论并对实际工程设计提出建议,可供科研工作者和工程设计师们参考。本文研究工作分为以下几个方面:①第一章系统地对大底盘双塔连体带转换层复杂高层结构体系进行了介绍,总结了此类复杂高层结构的工程应用、特点和研究现状。并根据历次地震灾害的经验总结对此类复杂高层结构的震害进行了分析,指出了此类复杂高层结构主要存在的问题。②第二章对大底盘双塔连体带转换层复杂高层结构的常用分析方法和计算模型进行了讨论。同时对国内外现有的计算机分析软件进行了对比分析,并从中选取适合本文研究的此类复杂高层结构设计的计算机分析软件。③第三章系统介绍了现行设计规范对大底盘双塔连体带转换层复杂高层结构抗震设计的相关规定:《抗规》对结构抗震设计的要求;《高规》对转换层、多塔楼、连体结构设计的相关规定。讨论了大底盘多塔连体带转换层复杂高层结构的振动特性,振型数的选取以及振型组合方法。④第四章利用ETABS有限元分析软件分别建立23种分析模型,采用振型分解反应谱法对大底盘双塔连体带转换层复杂高层结构的工程算例进行地震反应分析,分别讨论:1)大底盘等高双塔连体带转换层复杂高层结构(有连体)和大底盘等高双塔带转换层复杂高层结构(无连体)的地震反应分析;2)大底盘等高、不等高双塔连体带转换层复杂高层结构的地震反应对比分析;3)裙房层数对大底盘等高双塔连体带转换层复杂高层结构的抗震性能影响;4)转换层对大底盘等高双塔连体带转换层复杂高层结构的抗震性能影响;5)连体(连体位置变化、连体层数变化、连体连接方式变化)对大底盘等高双塔连体带转换层复杂高层结构的抗震性能影响;6)连体自身受力分析。总结出不同情况下的地震反应规律,并对实际工程设计提出分析方法和设计建议。⑤第五章采用时程分析法进一步对大底盘双塔连体带转换层复杂高层结构进行了补充分析,防止振型分解反应谱法的计算结果不安全,进一步保证结构设计的安全性和合理性。⑥第六章主要讨论的是基于性能的结构抗震设计,利用静力弹塑性pushover分析方法对大底盘双塔连体带转换层复杂高层结构进行静力弹塑性分析,揭示了结构产生塑性铰的顺序、塑性铰的分布以及结构薄弱层(部位)等一般规律,利用能力谱法进一步对此类复杂高层结构的抗震性能进行了评价。

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