地震作用下多高層建筑的分析方法

根據(jù)考慮上部結(jié)構(gòu)荷載相關(guān)性的近似頻域方法,詳細(xì)分析了各類(lèi)參數(shù)(如上部結(jié)構(gòu)剛度、結(jié)構(gòu)阻尼、土體剛度、土體阻尼等)對(duì)土-結(jié)構(gòu)相互作用效應(yīng)的影響.此外,探究了在風(fēng)荷載和地震作用下,土-結(jié)構(gòu)作用效應(yīng)對(duì)上部結(jié)構(gòu)響應(yīng)影響的異同.數(shù)值算例給出了帶有群樁基礎(chǔ)的實(shí)際高層結(jié)構(gòu)的風(fēng)、地震作用下的土-結(jié)構(gòu)作用響應(yīng)的比較.比較結(jié)果說(shuō)明,風(fēng)、地震作用下高層建筑土-結(jié)構(gòu)作用效應(yīng)對(duì)上部結(jié)構(gòu)響應(yīng)的影響規(guī)律可能是不一致的,而這主要與風(fēng)、地震作用于土體結(jié)構(gòu)耦合系統(tǒng)的位置以及風(fēng)、地震作用的卓越頻率有關(guān).

本文用矩陣連分式理論證明，對(duì)于一個(gè)各層結(jié)構(gòu)大體相同的多高層建筑，只要層數(shù)足夠多，則地基基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)的共同作用可以簡(jiǎn)化為一種差異衰減，在該建筑的中部各層則過(guò)度為更簡(jiǎn)單的比例衰減，這里的衰減模式和衰減比完全由上部結(jié)構(gòu)決定而與地基基礎(chǔ)無(wú)關(guān)。

高層建筑在多維地震作用下的反應(yīng)分析及抗震設(shè)計(jì)法 該項(xiàng)成果開(kāi)展對(duì)多維抗震理論和設(shè)計(jì)方法的研究，考慮了地震波入射角的頻散性和場(chǎng)地上覆土層重量對(duì)地震動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)分量 的影響，得到求取轉(zhuǎn)動(dòng)分量的通式；應(yīng)用隨機(jī)過(guò)程理論，推導(dǎo)出在雙向地震動(dòng)作用下的結(jié)構(gòu)反應(yīng)公式和振型相關(guān)系數(shù)·給出 適合工程應(yīng)用的雙向地震動(dòng)作用下的反應(yīng)譜法；對(duì)6個(gè)完全相同的鋼筋混凝土柱進(jìn)行了在不同軸壓比下循環(huán)加載試驗(yàn)，得出 軸力對(duì)構(gòu)件性能影響較大的模型，編制了鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)空間彈塑性地震反應(yīng)分析程序。 聯(lián)系單位：沈陽(yáng)建筑工程學(xué)院土木工程系 聯(lián)系人：李宏男、周靜海 郵編：110015 電話(huà)：(024)24510622 預(yù)應(yīng)力控制地下室外墻裂縫技術(shù) 該項(xiàng)成果主要用于控制超長(zhǎng)地下室墻裂縫的發(fā)生問(wèn)題。研究中采用了“抗放兼?zhèn)?，以抗為主的設(shè)計(jì)原則，在地下室外 墻±o．000到一5．400m標(biāo)高范圍內(nèi)布置無(wú)粘結(jié)預(yù)

根據(jù)導(dǎo)出的設(shè)置調(diào)諧質(zhì)量阻尼器（ｔｍｄ）高層建筑動(dòng)力放大系數(shù)計(jì)算公式，利用數(shù)值迭代法給出了ｔｍｄ最優(yōu)參數(shù)設(shè)計(jì)表格，同時(shí)分析了ｔｍｄ最優(yōu)設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)振型參與系數(shù)的敏感性．給出了地震作用下高層建筑ｔｍｄ控制優(yōu)化設(shè)計(jì)方法．最后給出了仿真分析，以說(shuō)明本設(shè)計(jì)方法的應(yīng)用及ｔｍｄ對(duì)地震反應(yīng)控制的有效性

介紹了高層建筑結(jié)構(gòu)在地震作用下的受力特點(diǎn)及目前高層建筑結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)分析方法和具體的適用用范圍,為工程設(shè)計(jì)人員提供一定的參考。

為尋找一種更有效的地震引起的高層建筑損傷識(shí)別方法,在前人研究的基礎(chǔ)上,根據(jù)地震作用下高層建筑結(jié)構(gòu)自振頻率的變化規(guī)律,提出了一種新的損傷模型.該損傷模型考慮了高階振型、振型參與系數(shù)、結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)自振頻率測(cè)試方法等影響因素.利用所提出的損傷模型對(duì)2個(gè)高層混凝土結(jié)構(gòu)模型模擬地震振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析,結(jié)果表明,該損傷模型與試驗(yàn)現(xiàn)象基本吻合.

提出了一種建筑結(jié)構(gòu)在地震激勵(lì)作用下的主動(dòng)控制分析方法．該方法根據(jù)當(dāng)前時(shí)間步上的結(jié)構(gòu)狀態(tài)參數(shù)，計(jì)算下一時(shí)間步上所需施加的控制力，即提前一步計(jì)算控制力，因此可解決一般主動(dòng)控制算法難以解決的遲時(shí)問(wèn)題．算例結(jié)果表明，本文方法既能大大減小結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)，又可消除遲時(shí)問(wèn)題的影響，是一種簡(jiǎn)單有效的主動(dòng)控制計(jì)算方法．

本文除了對(duì)理論進(jìn)行了相關(guān)的介紹,也結(jié)合了具體工程的實(shí)際進(jìn)行了分析。在項(xiàng)目中主要是對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)中剪力墻的抗側(cè)剛度進(jìn)行了分析,以項(xiàng)目的建筑為研究對(duì)象,同時(shí)利用了兩種有限元結(jié)構(gòu)分析軟件yjk和satwe,通過(guò)這些軟件達(dá)到剪力墻位置的布置與計(jì)算的目的。文中分析了剪力墻墻肢長(zhǎng)度、混凝土強(qiáng)度等級(jí)、抗震設(shè)防烈度等多個(gè)因素,然后分析了建筑結(jié)構(gòu)的最大層間位移角、自振周期、地震剪力、剪重比和剛重比等特征,整理出了上述特征對(duì)剪力墻抗側(cè)剛度的影響。同時(shí)建立了十二組模型,分析了結(jié)構(gòu)優(yōu)化的有效性。

根據(jù)地震作用下高層建筑結(jié)構(gòu)的變形特點(diǎn)，提出了計(jì)算剪力墻構(gòu)件最大受力層間位移的計(jì)算公式，并結(jié)合工程實(shí)例進(jìn)行了分析．建議對(duì)墻、柱的最大受力層間位移角限值宜區(qū)別對(duì)待

從改變結(jié)構(gòu)剛度和阻尼能改變結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的概念出發(fā)，提出了變結(jié)構(gòu)控制方法，并采用復(fù)模態(tài)分析理論對(duì)變結(jié)構(gòu)控制狀態(tài)及其減震效果進(jìn)行了優(yōu)化分析．

近場(chǎng)地震具有不同于遠(yuǎn)場(chǎng)地震的動(dòng)力特性。我國(guó)規(guī)范中引入了近場(chǎng)系數(shù)的概念來(lái)考慮近場(chǎng)地震對(duì)隔震結(jié)構(gòu)的影響,但未對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程中的具體操作做出明確規(guī)定。提出了三種考慮近場(chǎng)影響的設(shè)計(jì)方法,并選取了一棟5層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)計(jì)算實(shí)例加以說(shuō)明。對(duì)比結(jié)果表明,考慮近場(chǎng)影響對(duì)隔震支座變形提出了更高的要求,雖有所降低但仍具有很好的減震效果。本文提出的方法操作簡(jiǎn)單,有利于設(shè)計(jì)人員在工程中的應(yīng)用。

隨著地下結(jié)構(gòu)建設(shè)的飛速發(fā)展,地下結(jié)構(gòu)工程師不僅面臨眾多的地下結(jié)構(gòu)靜力設(shè)計(jì)問(wèn)題,同時(shí)也面臨著抗震設(shè)計(jì)問(wèn)題.目前,利用大型商業(yè)軟件對(duì)地下結(jié)構(gòu)的動(dòng)力時(shí)程分析及模型試驗(yàn)研究已開(kāi)展較多,但其研究成果還較難應(yīng)用于實(shí)際的地下結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)之中.同時(shí),我國(guó)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范還處于研究、發(fā)展階段.因此,建立一套便于工程應(yīng)用的簡(jiǎn)化抗震設(shè)計(jì)方法是十分必要的.本文首先從地下結(jié)構(gòu)擬靜力解析解方面著手,采用彈性解析解的方法探討了自由場(chǎng)變形與地下結(jié)構(gòu)變形之間的相互關(guān)系;然后,采用數(shù)值模擬的方法,對(duì)自由場(chǎng)與地下結(jié)構(gòu)的動(dòng)力反應(yīng)特性進(jìn)行了系統(tǒng)研究,提出了地下結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)方法的基本思路,在此基礎(chǔ)上,基于子結(jié)構(gòu)法分別對(duì)反應(yīng)位移法、靜力有限元法進(jìn)行了理論推導(dǎo)及方法改進(jìn);最后,介紹了地下結(jié)構(gòu)彈塑性分析方法,并對(duì)地下結(jié)構(gòu)擬靜力實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了數(shù)值模擬.

通過(guò)多重調(diào)諧質(zhì)量阻尼器(mtmd)系統(tǒng)參數(shù)的可能組合,得到了5種mtmd模型.基于結(jié)構(gòu)受控振型——mtmd系統(tǒng)的力學(xué)模型,建立了設(shè)置這5種mtmd時(shí)結(jié)構(gòu)的傳遞函數(shù)和動(dòng)力放大系數(shù)統(tǒng)一表達(dá)式.于是5種mtmd的優(yōu)化準(zhǔn)則可統(tǒng)一定義為結(jié)構(gòu)最大動(dòng)力放大系數(shù)的最小值的最小化.基于mtmd的優(yōu)化結(jié)果即最優(yōu)頻率間隔、最優(yōu)平均阻尼比和最優(yōu)調(diào)諧頻率比,利用wilson-θ法對(duì)一22層高層鋼結(jié)構(gòu)-mtmd系統(tǒng)進(jìn)行了時(shí)程分析.分析中所用地震波分別為:el-centro地震波,taft地震波,天津地震波和上海地震波.進(jìn)而評(píng)價(jià)了5種mtmd的地震反應(yīng)控制效果和沖程情況.研究表明,在高層鋼結(jié)構(gòu)建筑的mtmd地震反應(yīng)控制中宜優(yōu)先考慮mtmd()和mtmd()模型

大底盤(pán)雙塔樓結(jié)構(gòu)是一種復(fù)雜結(jié)構(gòu)體系,其抗震設(shè)計(jì)分析方法與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)體系有較大的不同。本文借用結(jié)構(gòu)分析專(zhuān)用軟件etabs對(duì)一工程算例——武漢圣淘沙大廈進(jìn)行地震作用下的動(dòng)力響應(yīng)分析,探討了雙塔樓高層建筑結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析中有關(guān)動(dòng)力特性、振型的選擇、地震波的合理選取及抗震驗(yàn)算、有限元模型建立過(guò)程中的幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。對(duì)進(jìn)一步了解此類(lèi)結(jié)構(gòu)的性能、驗(yàn)證結(jié)構(gòu)抗震能力、完善抗震設(shè)計(jì)理論具有重要的理論意義和工程實(shí)踐指導(dǎo)作用。

多高層建筑基礎(chǔ)下的人防地道的處理是一個(gè)不可忽視的問(wèn)題。一些建筑因沒(méi)有很好地處理人防地道而造成開(kāi)裂，一些工程施工中因處理人防地道方法不當(dāng)，使得處理經(jīng)費(fèi)過(guò)大，這些事例不在少數(shù)本著既保證地面建筑安全，又盡可能地保護(hù)人防工程，充分利用其承載潛力，開(kāi)最大限度地節(jié)省費(fèi)用．應(yīng)是這項(xiàng)工作所應(yīng)掌握的原則。

通過(guò)工程現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)試分析,多高層房屋結(jié)構(gòu)采用ppc傳力梁,具有變形差效應(yīng)小,省材等優(yōu)點(diǎn);文中介紹了利用綜合框剪法原理的簡(jiǎn)化計(jì)算,為今后建造綜合功能的建筑結(jié)構(gòu)提供一種新的方案和寶貴的設(shè)計(jì)資料。

結(jié)合實(shí)際工作,談炎多高層建筑的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。

針對(duì)多高層建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn),闡述了概念設(shè)計(jì)的意義和基本原則,著重論述了概念設(shè)計(jì)的應(yīng)用與分析,具體針對(duì)建筑平立面選型、結(jié)構(gòu)體系確定和加強(qiáng)結(jié)構(gòu)整體性等方面,就如何合理運(yùn)用概念設(shè)計(jì)進(jìn)行分析,提出相應(yīng)的可行方法,對(duì)多高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有參考作用。

文章介紹了中心支撐框架和偏心支撐框架,并對(duì)各自的受力性能進(jìn)行了比較。通過(guò)算例,比較了中心支撐框架和偏心支撐框架的地震響應(yīng),得出偏心支撐框架抗震性能比中心支撐框架優(yōu)越的結(jié)論。

以高層建筑風(fēng)振響應(yīng)分析方法為研究對(duì)象,推導(dǎo)了cqc方法和srss方法的計(jì)算公式;同時(shí),特別介紹了諧波激勵(lì)法(hem),并在虛擬激勵(lì)法的基礎(chǔ)上提出了一種新的算法——譜分解法(sdm)。將這些方法用于廣州西塔風(fēng)振響應(yīng)分析中,結(jié)果表明:cqc方法是精確算法,但計(jì)算量大;srss方法計(jì)算效率高于cqc方法,但會(huì)損失計(jì)算精度;hem方法占用內(nèi)存少,計(jì)算效率高;sdm方法具有和cqc方法一樣的精度,但計(jì)算效率更佳。通過(guò)精度和效率的對(duì)比分析,建議在高層建筑風(fēng)振響應(yīng)分析中優(yōu)先采用hem方法和sdm方法。

1 第3章高層建筑結(jié)構(gòu)的荷載和地震作用 [例題]某高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)，上部結(jié)構(gòu)為38層，底部1-3層層高為4m,其他各層層高為3m， 室外地面至檐口的高度為120m，平面尺寸為mm4030，地下室采用筏形基礎(chǔ)，埋置深度為12m，如 圖3.2.4(a)、(b)所示。已知基本風(fēng)壓為2045.0mknw，建筑場(chǎng)地位于大城市郊區(qū)。已計(jì)算求得 作用于突出屋面小塔樓上的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值的總值為800kn。為簡(jiǎn)化計(jì)算，將建筑物沿高度劃分為六 個(gè)區(qū)段，每個(gè)區(qū)段為20m，近似取其中點(diǎn)位置的風(fēng)荷載作為該區(qū)段的平均值，計(jì)算在風(fēng)荷載作用下結(jié) 構(gòu)底部（一層）的剪力和筏形基礎(chǔ)底面的彎矩。 解：（1）基本自振周期：根據(jù)鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)的經(jīng)驗(yàn)公式，可得結(jié)構(gòu)的基本周期為： snt90.13805.005.01 2222 10mskn62.19.145.0tw （2

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