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《湖南大学》 2007年
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高层建筑结构的体系判别、合理刚度及扭转计算研究

孟焕陵  
【摘要】: 随着经济技术的发展,高层建筑的发展速度日益迅猛,建筑高度不断增加,建筑功能愈加复杂,结构体系更加多样化。各种结构体系都有其典型的受力特征及相应的计算方法,具体设计中关心的问题也各有侧重,有必要定量分析结构体系界限判别参数的临界值。实际工程中,我们往往希望在既有的材料用量基础上获得最大的结构刚度,最好的受力性能,这就涉及到结构合理刚度与构件合理布置问题。同时当高层建筑结构平面布置或剪力墙的设置较复杂且不对称时,结构不仅有平移,还会有绕刚度中心的扭转,震害分析表明,扭转是一个很重要的致坏因素。论文在高层建筑结构体系判别、合理刚度及扭转计算等几个关键问题上进行了以下具体研究: 1.首次定量提出了框筒结构与框架的判别准则。通过令框筒和框架两种结构体系的顶点侧移相等的方法来寻求结构判别的临界跨高比,当结构跨高比超过该临界值时,按框架结构计算较为合理;否则,可认为结构属于框筒结构。 2.巨型框架结构为明显的两级受力体系,主、次框架抗侧刚度比影响巨型框架结构受力性能的主要指标。选取相邻两主框架梁间部分框架为分析单元,根据位移分量法计算其抗侧刚度,通过从探讨巨型框架中主、次框架柱线刚度比α的合理范围入手,提出了巨型框架与普通框架地判别准则。该方法直接以巨型框架为研究对象,能反映出分析单元内次框架层数n、跨数m、次框架梁柱线刚度比i次、主次框架梁柱线刚度比i主的影响,且简单适用,可做成图表。 3.在保证梁柱材料总量相等的情况下,运用优化原理寻求框架结构等效抗侧刚度的最大值,此时框架结构梁柱线刚度比即为合理,进而可确定梁柱的合理截面高度。有别于以往梁柱单独进行截面估算,该方法首次综合考虑框架梁柱线刚度对抗侧刚度的影响,来进行构件的截面估算。 4.根据模型试验数据确定各变形阶段框架的实际抗侧刚度,采用框架抗推刚度退化系数对框架各楼层抗推刚度进行修正,再引入周期、剪力与侧移修正系数对弹性阶段的结构受力性能予以修正,提出一种考虑刚度退化时框架结构的计算方法,并给出具体计算步骤。该法概念清晰,简单适用,能为现行规范的补充与完善提供参考。按此法计算优化前后的框架结构侧移同样表明,采用合理梁柱线刚度比可获得最大的抗侧刚度。 5.以结构协同工作的连续化分析及我国现行抗震设计规范反应谱理论为出发点建立优化模型,即以结构地震作用为目标函数,最大层间位移角为约束条件,在满足层间位移角限值的条件下,结构地震作用最小时的剪力墙数量即为合理。
【学位授予单位】:湖南大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TU973.1

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【引证文献】
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