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小塔楼对高层建筑主体结构的影响研究

胡伟  
【摘要】: 高层建筑常因使用功能等方面的需要,顶部设置突出屋面的小塔楼—楼梯间、电梯间及钢塔等附属物。由于其刚度和质量均比主体结构小很多,因而在强风或地震动作用下产生显著的“鞭梢效应”,使得其动力响应远远超过主体结构的动力响应。历次地震震害表明,地震作用下屋顶塔楼地震反应强烈,即使在主体结构无震害或震害很轻的情况下,屋顶塔楼也会产生严重的破坏甚至倒塌。 目前,带小塔楼高层建筑的抗震设计,一般采用将屋顶塔楼和主体结构分离,分别进行抗震计算的方法。顶部塔楼地震作用根据我国有关规范采用地震作用增大系数来考虑塔楼“鞭梢效应”的影响。主体结构一般不考虑塔楼的影响,只是与塔楼直接连接的主体结构构件计入塔楼的地震作用。然而,带塔楼的高层建筑,塔楼与主体结构作为一个整体,塔楼在强烈振动的同时必然会反作用于主体结构,对主体结构的动力特性和动力响应产生影响。 本文采用有限元分析软件SAP2000进行模型分析,分析比较三种模型:带屋顶塔楼的高层建筑,主体结构与塔楼共同工作模型;置于地面的塔楼模型;不带屋顶塔楼的高层建筑模型。主要内容如下: 1.探讨带小塔楼的高层建筑结构振动时产生鞭梢效应的原因; 2.采用振型分解反应谱法分析高阶振型对带小塔楼高层建筑地震响应的影响; 3.考虑以下因素:小塔楼位置、小塔楼高度、小塔楼刚度、主体结构高度的不同,分别建立模型,探讨各因素对主体结构和塔楼动力响应的影响。


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