高層框筒結(jié)構(gòu)抗震性能分析方法研究.pdf

1、框架-核心筒結(jié)構(gòu)體系受力合理、耗材經(jīng)濟，成為世界高層建筑結(jié)構(gòu)體系的首選。如何評估和保證高層結(jié)構(gòu)在地震作用下的可靠性，已成為結(jié)構(gòu)抗震設計的重要課題，對高層框筒結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設計和抗震性能評價方法進行研究具有工程指導意義。
　　基于某高層框筒結(jié)構(gòu)，概述了現(xiàn)階段結(jié)構(gòu)抗震設計理論，包括靜力理論、反應譜理論、動力理論和基于性能的抗震設計理論。采用SATWE、SAP2000、Midas-Gen和EPDA-PUSH軟件建立結(jié)構(gòu)空間分析模型，進行結(jié)構(gòu)

2、的校核與性能評價。模型整體控制指標選擇周期比、剪重比、層間受剪承載力之比、位移比、層間位移角、剛度比、剛重比和軸壓比。在結(jié)構(gòu)合理的基礎上，進行了動力彈性時程分析，靜力彈塑性分析和動力彈塑性分析，并進一步研究了不同側(cè)向加載模式及P-△效應對靜力彈塑性分析結(jié)果的影響，增量動力時程分析在高層框筒結(jié)構(gòu)的應用和性能評估方法。最后，整理了目前常用的16種地震動強度指標，結(jié)合單自由度體系和實際框筒模型，探討了不同地震動強度指標在高層框筒結(jié)構(gòu)中的適用性

3、，并對一階周期反應譜值強度指標提出了改進方案。主要研究結(jié)果與結(jié)論如下:
　　(1)對于結(jié)構(gòu)主要控制參數(shù)，不同力學模型分析軟件的計算結(jié)果相近，能夠滿足規(guī)范限值要求且技術經(jīng)濟指標較佳。振型分解反應譜法計算結(jié)果偏于保守，可用于結(jié)構(gòu)配筋設計，彈性時程分析可作為有利補充;在中震作用下，結(jié)構(gòu)型鋼混凝土柱和剪力墻能夠滿足不屈服的設計要求;靜力彈塑性和動力彈塑性分析結(jié)果表明，在大震作用下，結(jié)構(gòu)塑性層間位移角滿足規(guī)范限值和性能要求。
　　(2

4、)以彈塑性動力時程分析下結(jié)構(gòu)基底剪力-頂點位移的平均結(jié)果作為標準，研究了不同加載模式和考慮P-△效應與否對分析結(jié)果的影響。結(jié)果表明:對于彎剪型變形的高層框筒結(jié)構(gòu)，實時加載分布模式由于考慮結(jié)構(gòu)動力特性的變化，分析結(jié)果與時程分析結(jié)果的平均值最相近，且受P-△效應影響的程度在四種分布模式中最小，故推薦采用實時加載分布模式對高層框筒結(jié)構(gòu)作靜力彈塑性分析。
　　(3)以層間位移角為控制指標，將結(jié)構(gòu)性能水準劃分為五級，分別為正常使用、基本使用

5、、修復使用、生命安全和接近倒塌。以現(xiàn)階段工程應用最廣的PGA為地震動強度指標，利用增量動力時程分析法（IDA法），進行了單條和多條地震波的IDA的分析?；诟怕史治龇椒ǎ嬎懔?條地震波84％、50％和16％的百分位數(shù)統(tǒng)計回歸曲線，結(jié)果表明增量動力時程分析IDA能夠在概率層面預測結(jié)構(gòu)在不同水平地震動作用下的響應和損壞情況，可以作為結(jié)構(gòu)性能分析與評估的重要手段和依據(jù)。
　　(4)將地震動強度指標劃分為四大類，采用時程分析法，考察了高

6、層框筒結(jié)構(gòu)各指標與自振周期為0.5s-12.0s的單自由度體系響應的相關性，探討了高層框筒長周期結(jié)構(gòu)考慮高階振型影響的地震動強度指標選用方法。研究表明:①大部分地震動強度指標與彈性單自由度體系(SDOF)響應相關性差別很大，隨著周期延長，相關性降低。②第一周期反應譜值強度、能量密度強度與位移和基底剪力的相關性在全周期段內(nèi)較高。③地面運動峰值速度(PGV)與結(jié)構(gòu)位移、基底剪力的相關性均較高，地面運動峰值位移(PGD)與結(jié)構(gòu)位移相關性高，與