核心筒作為框架-核心筒結構的主要抗側力構件,一般位于結構的中間,在罕遇地震作用下,核心筒因剛度過大而承擔絕大部分地震力首先遭到破壞,而后外框架因剛度不足導致整個結構變形過大而迅速破壞。針對地震作用下核心筒破壞的問題以及框架-核心筒結構剛度相對集中的特點,利用分散筒結構的建筑和結構優(yōu)點,本文將分散筒與巨型結構結合形成帶分散筒的巨型結構,解決框架-核心筒剛度相對集中的問題,改善結構的抗震性能。本文首先采用非線性有限元軟件對比研究帶分散筒的巨型結構和框架-核心筒的抗震性能,分別從結構層間位移角、頂點位移、基底剪力等宏觀參數和核心筒中剪力墻材料損傷等角度來對比研究兩種結構體系的整體性能與地震損傷性能。在此基礎上通過研究結構在地震作用下的能量反應探究帶分散筒的巨型結構的強震損傷模式。最后,基于能量的評估標準,研究帶分散筒的巨型結構關鍵性能參數對結構抗震性能的影響,為該結構體系抗震性能理論研究提供一定的基礎。本文主要開展以下幾個方面的研究工作:(1)為了評估強震作用下帶分散筒的巨型結構的抗震性能,通過對比研究帶分散筒的巨型結構和框架-核心筒結構在不同地震動作用下宏觀參數和核心筒中剪力墻材料損傷情況,得出以下結論:在提供相同抗側剛度的前提下,帶分散筒的巨型結構地震響應小于框架-核心筒結構。核心筒中剪力墻材料損傷方面,在核心筒混凝土受壓損傷的分布上,帶分散筒的巨型結構比框架-核心筒結構更分散,主要分布在核心筒的底部以及巨型層附近,且損傷程度較框架-核心筒結構輕微,框架-核心筒結構出現嚴重損傷,而帶分散筒的巨型結構僅出現輕度損傷。從控制核心筒中剪力墻損傷來看,帶分散筒的巨型結構優(yōu)于框架-核心筒結構。因此帶分散筒的巨型結構能夠改善核心筒的破壞問題,并能夠將能解決核心筒剛度相對集中的問題,具有良好的抗震性能。(2)為了更全面的評估帶分散筒的巨型結構的抗震性能和損傷模式,研究帶分散筒的巨型結構在不同地震動特性對結構滯回耗能的影響以及能量在結構各樓層的分布情況以及各構件在各樓層的分布規(guī)律。對不同強度地震作用下地震能量在結構各層、各構件間的分配規(guī)律及各樓層和各構件間的能量傳遞、分布、累積、轉化、耗散,建立地震能量反應與傳統(tǒng)的地震反應和損傷之間的關系,確定結構地震損傷模式。地震作用下,帶分散筒的巨型結構主要依靠滯回耗能和阻尼耗能抵抗地震輸入能量,結構的主要滯回耗能分布在巨型層和結構底部樓層。結構中各構件的損傷狀態(tài)反應了帶分散筒的巨型結構的屈服順序是先主結構后次結構,而主結構中的屈服順序是先巨型梁后巨型柱(分散筒),巨型梁中的屈服順序是先豎腹桿后斜腹桿。驗證了帶分散筒的巨型結構設計和強震作用下結構損傷模式的合理性。(3)為了研究帶分散筒的巨型結構關鍵性能參數對結構抗震性能的影響,本文結合帶分散筒的巨型結構的結構特點,提出結構的簡化模型,推導出主次結構的抗側剛度比,研究跨數、層數、主結構梁柱線剛度比和次結構梁柱線剛度比等關鍵結構參數對結構性能的影響,提出了主次結構抗側剛度比的合理取值,并通過具體的模型分析了影響主結構梁柱線剛度比的結構參數對結構抗震性能的影響,為帶分散筒的巨型結構的抗震性能研究提供一定的理論基礎。
【學位單位】：廣州大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TU973.31
【部分圖文】：

廣州大學碩士學位論文懸掛于其上，受力系統(tǒng)明確合理，充分發(fā)揮了鋼材（受拉）和混凝土（受壓）的性能[]。帶分散筒的巨型結構在建筑層面上將電梯、樓梯、設備豎井以及公集中在分散筒中，從而解放了建筑平面中部空間，提供了功能布局的方便和靈大大地提高了有效面積的使用率。同時此種結構類型的內中庭是一個大尺度的，陽光大廈的采用以及利用屋面作空中花園等，為現代化超高層建筑的使用者、高雅、氣派和接近自然的高檔次的辦公居住空間環(huán)境[15]。因此，隨著科研領以及應用領域的新實踐，帶分散筒的巨型結構在未來超高層建筑的發(fā)展過程中受到重視。

美、高雅、氣派和接近自然的高檔次的辦公居住空間環(huán)境[15]。因此，隨著科研領域的深入以及應用領域的新實踐，帶分散筒的巨型結構在未來超高層建筑的發(fā)展過程中將越來越受到重視。（a）結構實物圖 （b）結構平面圖圖 1-1 德國法蘭克福商業(yè)銀行總部

帶分散筒的巨型結構抗震性能研究個筒體連接起來形成一個整體，共同提供抗側力。分散筒結構體系具有空間布置靈活面積利用率髙、抗側剛度豎向分布均勻等特點。該結構適應于現代超髙層結構的發(fā)展勢[27]。中國海洋大學蔣濟同教授團隊從 2007 年開始對分散筒結構進行研究，提出分散結構[28],分散筒結構將一系列尺寸相對較小的筒體分散至結構四周作為豎向承重構件通過水平構件梁與板將分散的小尺寸筒體組合起來構成結構整體，提供抗側力。曹慶[29]對分散筒體系進行初步研究，研究表明分散筒結構（圖 1-3）具有以下優(yōu)點：（1）過合理布置可以滿足建筑功能要求與結構布置相協調的要求；（2）不設轉換層，沒抗側剛度突變的問題。（2）單個筒體剪力滯后現象不明顯，材料利用率高。（3）該構體系抗側剛度較大，在水平荷載作用下層間位移和最大位移都滿足規(guī)范的要求，可做超高層建筑。
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本文編號：2837425